SUMÁRIO
Editorial
04
Entrevista
Telmo Nobre
Director:
J. M. Dias Miranda
Coordenação:
Marta Miranda
Secretariado:
Nazaré Almeida
Redacção e Administração:
ISQ - Instituto Soldadura e Qualidade
Av. Prof. Dr. Cavaco Silva, 33
TAGUSPARK - OEIRAS
2740 - 120 PORTO SALVO
Tel. 214 228 100
Fax 214 228 120
Propriedade:
ISQ - Instituto de Soldadura e
Qualidade
NIPC: 500 140 022
Concepção Gráfica:
SAR, Publicidade
Paginação:
Alexandre Rodrigues - ISQ
Impressão:
Madeira & Madeira, SA
Rua Cidade de Santarém
Quinta do Mocho - Zona Industrial
2000-831 Várzea de Sintra
Periodicidade: Trimestral
05
Termometria
História da Termometria
08
Termografia
Termografia
13
ATP
LABET - Castelo Branco
17
Manter ou renovar?
23
Termografia
SAFERAIL - Projecto FP7
28
INTERAIL - Projecto FP7
31
Reentrada
34
Manutenção Industrial
Relação Cliente / Prestadores de Serviços
de Manutenção
38
HOMO APREHENDIS
Andragogia do e-Learning
42
MAINTENANCE
RAMS, application to a real case
43
AMBIENTE
Projecto OILPRODIESEL
50
Tiragem: 3 000 exemplares
Depósito Legal: 36 587/90
ISSN: 0871-5742
Registo ICS: 108 273
A data desta revista sofreu uma
actualização.
PARTICIPADAS ISQ
ASK multiplica por 4 vezes os seus activos
sob gestão na área de capital de risco
Notícias ISQ
52
54
EDITORIAL
Editorial
Como mudou o ISQ, Portugal e o Mundo nestes últimos 31 anos!
Apesar de todas as mudanças que, continuam a ritmo acelerado, foi possível manter a revista que começou com o nome "Soldadura e Construção
Metálica" passando em 1990 a denominar-se "Tecnologia e Qualidade".
O objectivo inicial, que se tem mantido, é o de comunicar com os sócios e
clientes, mostrando a evolução do ISQ e das áreas em que se insere.
Fui o director da revista desde o seu início. Em Maio passado deixei a
presidência do ISQ sendo o Eng. Manuel Cruz o novo Presidente.
Naturalmente, o novo director será, a partir do próximo número, o Eng.
Manuel Cruz.
Quer a presidência do ISQ, quer a direcção da "Tecnologia e Qualidade"
estão muito bem entregues e desejo ao novo director as maiores feliciJ. M. Dias Miranda
Presidente do Conselho
de Administração do ISQ
dades.
Quero agradecer a todos quanto colaboraram ao longo destes 31 anos na
elaboração da revista e aqueles que a enriqueceram com os seus artigos.
Finalmente dirijo-me aos governantes do nosso país no sentido de os
incentivar a "olhar" mais para a grande instituição que é o ISQ e a
aproveitar melhor as suas potencialidades como um "braço técnico" do
T & Q 68/69
Estado.
4
ENTREVISTA
Telmo Nobre
Tecnologia e Qualidade: Sendo o ISQ
uma instituição voltada para a qualidade e apoio à indústria, qual é a estratégia do LABET para a prestação de um
serviço de excelência?
Um dos factores que tem largamente
contribuído para o grande sucesso do
LABET nos últimos anos, quer a nível
técnico quer a nível empresarial, tem
sido a nossa postura de procurarmos
ser sempre os melhores, não nos contentando com o normal. Quando pensamos implementar um novo serviço,
uma nova técnica de inspecção ou
novo método de ensaio, efectuamos
sempre uma cuidada análise das nossas capacidades e recursos. Se verificarmos que reunimos ou podemos
facilmente reunir as condições que
assegurem um domínio e controlo perfeito desta nova situação, de modo a
permitirem uma liderança de topo,
então avançamos. Só vale a pena fazer
aquilo que sabemos fazer bem feito.
TQ: Quais são as obras de referência?
TN: Dada a diversidade de actuação do
LABET, creio poder referir várias obras
consideradas de referência, quer pela
seu elevado grau técnico de execução,
quer noutros casos pelo seu pioneirismo.
Uma das primeiras obras de referência do LABET foram sem dúvida as
inspecções efectuadas às chaminés
da Petrogal e da central da EDP,
ambas em Sines, no início da década
de 90. Estas foram inovadoras em
vários aspectos, quer pelo recurso a
novos meios de elevação de estruturas
(helicóptero), para montagem da
estrutura de suporte do baileu no topo
da chaminé, quer pela apertada e rigorosa planificação efectuada à hora e
com recurso pela primeira vez a sistemas informáticos, em virtude do
apertado tempo disponível para a sua
realização.
Outra obra de grande referência foi a
inspecção dos sistemas de esgotos da
SANESTE. Esta obra, também na década de 90, obrigou ao desenvolvimento
e construção de robots estanques
especiais, capazes de transmitirem e
gravarem, via fibra óptica, imagens de
alta qualidade dos colectores de esgotos em carga. Nas áreas de fiscalização de obra (frio / AVAC) o acompanhamento da construção do Carrefour
de Loures, foi outro marco fundamental, pois os excelentes resultados obtidos e a garantia de qualidade alcança5
T & Q 68/69
Telmo Nobre: Desde o seu inicio, há
mais de 20 anos, que o LABET tem tido
como ponto fundamental da sua
estratégia de desenvolvimento, a
prestação de um serviço de excelência.
Apoiado nos mais recentes equipamentos e métodos de ensaios, suportados por uma equipa técnica com sólida, continuada e permanentemente
actualizada formação, tem conseguido
um elevado grau de polivalência em
áreas afins, e enormes capacidades de
inovação e decisão.
da pelo nosso cliente, fizeram com que
o LABET passasse a ser o seu parceiro em todas as suas obras.
A termografia às colunas de cracking
da Petrogal Sines foi outro enorme
êxito alcançado pelo LABET, tendo
conseguido uma nova forma de controlo dos refractários destas colunas,
permitindo estender consideravelmente a sua vida útil. Este método foi
analisado e aprovado pelo respectivo
construtor americano.
Na área da certificação ATP podemos
salientar a ampliação e remodelação
do LABET de Castelo Branco, tornando-o num dos mais avançados laboratórios de certificação ATP do mundo,
com um sistema de controlo e recolha
de dados totalmente automatizado e
informatizado e que mereceu inclusive
a visita e realização do congresso
CERTE, do Instituto Internacional do
Frio em 2009.
Os testes de placas de revestimento
do novo vaivém espacial da ESA, realizados em 2008, constituíram um
marco decisivo na escolha do ISQ
como parceiro laboratorial da ESA
para o programa IXV e assim, o reconhecimento e internacionalização do
LABET nesta importante área aeroespacial.
TQ: Quais são as apostas para o
aumento de eficiência e qualidade nos
serviços prestados aos clientes?
TN: Estes dois factores qualidade e eficiência constituem um binómio indissociável que é necessário compreender e manter em perfeito equilíbrio, ou
corre-se o risco de tornar o nosso
negócio num verdadeiro desastre
empresarial.
T & Q 68/69
Para que haja qualidade, é necessário
haver eficiência, e a qualidade é um
dos factores necessários para manter
a eficiência.
Actualmente, com a rápida evolução
tecnológica, serviços de alta qualidade
requerem uma constante renovação e
actualização de recursos, quer materiais quer humanos, o que obriga a
6
investimentos constantes e de curtos
prazos de amortização. Mas para que
isto seja possível, tornando o negócio
rentável, é necessário e fundamental
que haja uma grande eficiência capaz
de gerar os fundos necessários a esta
constante renovação de investimentos.
Por isso tem sido uma das preocupações constantes, e talvez a chave do
sucesso do LABET, manter a sua eficiência sempre nos mais altos níveis
possíveis.
TQ: Mas afinal o que é a eficiência, e
como se consegue?
TN: Qualquer PDA ou MDA tem isso
bem definido, como alcançar a eficiência máxima. Esta passa por uma
rentabilização máxima de todos os
recursos disponíveis evitando-se tempos mortos não produtivos. Para o
efeito recorreremos à polivalência
(polivalência significa aptidão para
desenvolver várias actividades afins
e/ou complementares dentro do
mesmo sector e não um canibalismo
desenfreado e concorrencial entre
diversos sectores, como muitas vezes
acontece e que leva não a uma maior
eficiência, mas antes pelo contrário a
uma perda de eficiência). Recorremos
ainda a métodos e organização de trabalhos e serviços, delegando competências a vários níveis e fortalecendo o espírito de equipa. Mais vale uma
equipa coesa de técnicos medianos do
que uma equipa onde haja um génio,
mas que só faz o que quer e quando
lhe apetece, nada fazendo em prol da
equipa.
TQ: Então se isto está bem definido,
por que não se consegue a eficiência
máxima em todos os sectores?
Não nos podemos ainda esquecer que
lidamos e gerimos fundamentalmente
pessoas, seres humanos felizmente
todos diferentes. Muita vezes, mais do
que fórmulas ou receitas técnicas de
gestão, é necessário haver uma empatia, uma compreensão não apenas a
nível físico, material ou racional mas a
um nível psicológico subliminar. É
necessário primeiro aceitarmos e
compreendermos os outros para que
eles nos possam aceitar e compreender. Se assim for, tudo se torna fácil e
natural.
TQ: Quais são os principais factores
diferenciadores do LABET no mercado
nacional e internacional?
TN: Os principais factores diferenciadores do LABET, quer no mercado
nacional, quer no mercado internacional são para além do elevado rigor e
capacidade técnica nas suas áreas de
intervenção. Penso que seja um factor
comum a todos os sectores do ISQ, a
capacidade de análise e de propor
novas metodologias quase sempre
bem sucedidas para se solucionarem
novos problemas e desafios colocados
pelos nosso clientes.
Por norma o LABET antes de dizer
"não é possível" tenta por todas as formas analisar os novos desafios e
procurar as melhores soluções para a
boa resolução dos mesmos. Para nós
são os desafios técnicos que nos motivam, o nosso trabalho começa onde os
outros já não vêem solução e desistiram.
TQ: O LABET não está sedeado em
Oeiras. Qual o impacto, positivo e negativo, desta descentralização?
TN: Esta afirmação não é totalmente
correcta, pois o LABET encontra-se
distribuído em dois pólos, um em
Oeiras e outro em Castelo Branco
onde dispomos do Laboratório de
Certificações ATP e outros ensaios
Termodinâmicos.
Penso que esta distribuição por dois
pólos é bastante benéfica. Por um lado
permite-nos mais facilmente assegurar uma cobertura do território
nacional e por outro (da experiência
que tenho tido durante estes 15 anos
em que foi construído o LABET de
Castelo Branco), não sei se será uma
característica desta zona Beirã ou se
será comum a outras zonas, uma
muito maior colaboração e entreajuda
entre os vários sectores empresariais,
universidades e organismos públicos.
A facilidade de diálogo e congregação
de esforços em torno de projectos
comuns encontra-se extraordinariamente facilitada e sem os entraves
quase inultrapassáveis das pesadas
burocracias, como acontece nos
grandes centros urbanos. Basta um
simples telefonema e de um dia para o
outro se necessário conseguimos
reunir com o Presidente da Câmara, a
Direcção do Politécnico, Administradores de empresas etc.. Conseguir
isto em Lisboa, por exemplo, é impensável.
Por outro lado ainda, não sei se fruto
da péssima qualidade de vida dos habitantes das grandes zonas urbanas,
(sujeitos a filas intermináveis de trânsito, filas para almoçar, filas e mais filas
para tudo) existe uma diferença acentuada entre o dinamismo e forma de
encarar novos desafios por parte das
grandes zonas urbanas e as pequenas
zonas do interior, como Castelo
Branco. Em Castelo Branco novos
desafios são encarados com ânimo,
como um novo catalizador, ou uma
nova etapa que teremos de vencer.
Nas grandes zonas urbanas, estes
novos desafios são muitas vezes
encarados com desconfiança, algo que
nos vem estragar a monótona rotina
do dia a dia!
TQ: Como imagina o LABET daqui a 5
anos?
TN: O LABET é um departamento do
ISQ, encontrando-se por isso a sua
actividade sujeita às linhas gerais de
orientação do ISQ e a sua actividade
sujeita à aprovação do seu Conselho
de Administração. No entanto, e dado
a sempre boa receptividade e apoio
deste Conselho de Administração,
creio poder afirmar que o LABET irá
desenvolver nos próximos anos uma
politica de forte internacionalização
principalmente no sector aeroespacial.
Se queremos continuar a crescer dentro deste ramo de actividade (ensaios
nas áreas da Termodinâmica), então o
nosso mercado terá de se virar para o
exterior, não nos podemos confinar a
este rectângulo à beira mar plantado.
O LABET tem vindo neste 2 últimos
anos a desenvolver, técnicas e equipamentos por forma a torná-lo num dos
poucos ou mesmo único laboratório
europeu capaz de efectuar ensaios
termodinâmicos em condições extremas de temperatura / vácuo, como as
que são exigidas na indústria avançada
de componentes aeroespaciais.
Temos excelentes técnicos, a matemática e as leis da física são iguais
para todos, e por isso não temos qualquer preconceito ou estigma de sermos portugueses. Batemo-nos de igual
para igual com qualquer técnico dentro da nossa área de especialidade.
É evidente que esta evolução terá de
ser devidamente ponderada e ajustada passo a passo. Actualmente as
evoluções tecnológicas, sociais e
económicas são de tal maneira rápidas que não podemos ficar limitados a
planos predefinidos. Temos que ter a
capacidade de nos adaptarmos rapidamente às novas situações. As certezas
de hoje podem ser totais incertezas
amanhã. Construir pode demorar
anos, mas destruir apenas alguns
segundos.
7
T & Q 68/69
TN: Quando ouvimos Bocelli, ouvimos
uma voz de tenor perfeita, tecnicista,
certamente resultado de um longo e
continuado treino, mas quando ouvimos Pavarotti, oh meu Deus, ouvimos
qualquer coisa de sublime, única,
inigualável. O primeiro é o resultado da
técnica, de formação, de muito estudo
e dedicação, o segundo é o resultado
de um dom natural, não pode ser replicado nem ensinado. Com os gestores
acontece o mesmo, são seres
humanos todos diferentes, alguns
mesmo após os PDA ou MDA são apenas gestores "perfeitinhos e tecnicistas" outros e às vezes mesmo sem os
PDA ou MDA são simplesmente
"GESTORES".
TERMOMETRIA
Telmo Nobre
História da termometria
Hipócrates aproxima a
sua mão de Mistofeles,
assenta-a durante alguns
segundos na sua testa e
sente que esta se encontra mais quente do que é
normal. Este aumento de
temperatura é um precioso indicador de que algo
de anormal está a acontecer a Mistofeles.
T & Q 68/69
Esta situação aconteceu
em 400 AC. Já nessa
altura Hipócrates se apercebera que a temperatura
dos seus pacientes era um
bom indicador do seu estado de saúde.
A temperatura é sem dúvida a propriedade física dos
corpos mais conhecida e
utilizada desde a antiguidade para recolher informações sobre o seu estado ou condição de funcionamento. A temperatura de um corpo ou processo, pode dar-nos importantes informações sobre
a condição desse corpo ou
processo de fabrico.
8
384-322 AC - Aristóteles
Considerado um dos maiores Filósofos
de todos os tempos, desenvolveu uma
teoria na qual as quatro qualidades fundamentais "Calor, Frio, Seco e Húmido"
eram as responsáveis pela formação
dos quatro elementos básicos do
mundo Fogo, Terra, Ar e Água.
320-268 AC - Lampsaque
Sob a influência das ideias de
Democritas, admitia a existência de
vida entre as mais pequenas partículas
de matéria, chamadas átomos, explicam-se assim os fenómenos de
dilatação e contracção que o calor e o
frio produziam nos corpos.
280 AC - Philon
Descreveu um instrumento que
demonstrava a expansão do ar. Este
instrumento poderá ter sido utilizado
como um dos primeiros termómetros
conhecidos.
170 AC - Galeno
Médico Grego-Romano, criador da
Fisiologia experimental, propõe um
standard de temperatura neutra em
redor da qual haveria quatro graus de
calor até à ebulição da água e quatro
graus de frio até à formação de gelo.
1606 - Galileu
Considerado por muitos historiadores
o ano em que Galileu inventou o
Termoscópio.
Este consistia num tubo de vidro com
um balão numa extremidade. A
extremidade livre deste tubo era colocada dentro de um recipiente com
água colorada tendo-se o cuidado de
deixar parte dessa água dentro do
tubo.
Quando o bolbo de vidro era aquecido,
devido à dilatação, o ar aí contido
aumentava de volume obrigando a
água a descer no tubo.
Contrariamente, se este bolbo fosse
arrefecido, o volume de ar diminuía
obrigando a água a subir dentro do
tubo.
Colocando uma escala graduada ao
longo do tubo, era possível efectuar
uma medição quantitativa destas variações.
Esta data de 1606 pode ser posta em
dúvida ao ler-se o seguinte nos manuscritos de Benedetto Castelli:
“Por volta de 1603 vi um dispositivo na
mãos de Galileu: Ele pegou num frasco
de vidro com as dimensões de um ovo
e com um pescoço bastante fino com
cerca de 50 cm de comprimento.
Aqueceu o frasco com a sua mão, e
então com a boca invertida, mergulhou-a no interior de outro recipiente
onde havia alguma água. Quando ele
afastou o calor da mão do frasco, a
água começou de imediato a subir no
interior do pescoço de vidro atingindo
uma altura de cerca de 25 cm acima
do nível da água do recipiente”.
1606 - Santorio
Contemporâneo de Galileu e seu
amigo, é considerado por alguns historiadores como um dos co-inventores
do Termoscópio.
1611 - Sagredo
Discípulo de Galileu e construtor de
instrumentos da casa de Medicis, cria
uma escala para o Termoscópio com
360 divisões.
Baseado na divisão do círculo em
360º, Sagredo resolve também
chamar a cada divisão desta escala do
Termoscópio "grau".
1641 - Ferdinando II
Aperfeiçoa o Termoscópio e desenvolve o primeiro termómetro selado,
que usa líquido em vez de ar, como
meio termométrico. Este em vidro selado utilizava álcool e dispunha de uma
escala com 50 graduações.
Quando colocado em gelo fundente
Este termómetro era conhecido como
termómetro de espírito.
Figura 1 - Aristóteles
1664 - Robert Hooke
Um dos mais brilhantes e versáteis
cientistas ingleses do século XVII,
passa a utilizar um corante encarnado
no álcool do termómetro e cria uma
escala na qual todos os graus representavam um incremento igual de volume e equivalentes a cerca de 1/500
partes do volume de líquido do termómetro. Para esta escala, era
necessário definir-se um ponto fixo
conhecido. Hooke optou para este
ponto, a temperatura de congelamento da água. Este termómetro e respectiva escala, constituíram o standard do
Colégio Gresham e foi usado pela Royal
Society até 1709.
1702 - Guillaume Amontons
Melhora o termómetro de gás, tornando-o independente da pressão atmosférica e correlaciona as diferenças de
temperatura com variações de
pressão.
Desenvolve a Lei dos Gases de
Amontons P1.T2 = P2.T1, que terá
eventualmente levado à descoberta do
conceito de Zero Absoluto no Século
XIX.
Figura 2 - Galeno
Efectuou ainda inúmeros estudos com
termómetros de líquido a álcool, água
e mercúrio.
1702 - Ole Roemer
Astrónomo dinamarquês, constrói um
termómetro a álcool tendo baseado a
sua escala de temperaturas em dois
pontos fixos em vez de um.
Para calibrar o ponto quente, Roemer
utilizou a temperatura da água em ebulição (aparentemente não se apercebeu que esta temperatura variava também com a pressão atmosférica local).
A esta temperatura atribui-lhe o valor
de 60 graus.
Figura 3 - Ferdinando II
Em virtude dos apontamentos de
Roemoer terem sido destruídos em
1728 num incêndio em Copenhaga,
tem havido algum debate sobre qual o
ponto baixo da escala de Roemer.
Segundo alguns, este seria 0 graus e
corresponderia à temperatura de uma
mistura água, gelo e cloreto de
amónio. Outros defendem que este
ponto seria 7,5 graus e corresponderia à temperatura da neve em fusão.
Em 1708, o físico alemão Daniel
Grabiel Fahrenheit visita Roemer, e fica
bastante impressionado com esta
escala termométrica que lhe iria servir
de base para o desenvolvimento da sua
própria escala Fahrenheit.
1717 - Fahrenheit
Fabricante de instrumentos científicos,
conhece Ole Roemer e a partir da sua
ideia de escala de temperaturas, e das
experiências de Guillaume Amontons
constrói o primeiro termómetro de
vidro utilizando mercúrio como líquido
termométrico e cria uma nova escala
de temperaturas em que o 0ºF corresponde à temperatura da mistura
gelo/sal e os 90 ºF correspondem à
temperatura do corpo humano.
Com este termómetro, Fahrenheit
mede a temperatura do gelo fundente
tendo determinado 32 ºF e mede a
temperatura da água em ebulição
tendo chegado a 212 ºF. Ou seja nesta
nova escala, a diferença de temperatura entre o gelo fundente e a água em
ebulição, é de 180 ºF.
1730 - Réaumur
Físico e naturalista francês considerado o fundador da Metalurgia Científica,
constrói um termómetro a álcool para
o qual utiliza uma escala de 0º a 80º,
correspondendo os 0º à temperatura
do gelo e os 80º à temperatura da
água em ebulição.
1742 - Celsius
Físico e astrónomo sueco, construiu
um termómetro de vidro utilizando o
mercúrio. Neste termómetro, Celsius
criou uma escala onde definiu 100º
para a temperatura do gelo fundente e
0º para a temperatura da água em
ebulição, sendo esta dividida em 100
partes iguais. Sim, está correcto, a
escala de temperaturas inicialmente
criada por Celsius, era a inversa daquela que hoje utilizamos.
9
T & Q 68/69
indicava 13,5º. No Inverno descia a
cerca de 7º e no verão subia até valores de 40º.
Nesta escala directa de temperaturas,
os 0º passavam a corresponder à temperatura do gelo fundente e os 100º à
temperatura da água em ebulição a
uma pressão aproximada de 755 mm
de mercúrio.
1746 - Stroemer
Matemático e astrónomo, é apontado
por alguns historiadores, como sendo
o responsável pela inversão da escala
original de Celcius, considerando os 0º
para a temperatura de fusão do gelo e
os 100º para a temperatura de ebulição da água.
Figura 4 - Anders Celsius
Ao efectuar a calibração desta escala,
Celsius veio a estudar e efectuar
inúmeras experiências ao nível do mar
e no alto de montanhas tendo concluído que a temperatura a que a água
entrava em ebulição baixava à medida
que a altitude aumentava.
Estes estudos vieram a confirmar as
suspeitas já levantadas por Fahrenheit
de que a temperatura de ebulição da
água variava proporcionalmente à
pressão barométrica a que se encontrava sujeita.
T & Q 68/69
1745 - Linné
Botânico Sueco famoso, conhecido de
Olof Celsius, tio de Anders Celsius,
conhece Fahrenheit na Holanda e utiliza a sua escala de temperaturas.
Posteriormente, ao regressar à Suécia
e ao tomar conhecimento dos trabalhos de Anders Celsius, abandona a
escala Fahrenheit em favor da nova
escala de Celsius. Alguns historiadores
apontam Linné como o responsável
pela inversão da escala de temperaturas inicialmente proposta por Celsius.
No entanto, nos registos efectuados
por Pehr Wargentin, Secretário da
Real Academia Sueca das Ciências, em
1749, são mencionados os nomes de
Celsius, do seu sucessor Stroemer e
do fabricante de instrumentos
Ekstroem como os responsáveis pela
nova escala directa de temperaturas,
não havendo qualquer menção a Linné.
10
1780 - Jacques Charles
Físico francês descobriu que para um
mesmo aumento de temperatura,
todos os gases têm o mesmo aumento de volume, porque os seus coeficientes de expansão são muito
semelhantes. Assim, baseado neste
princípio, Charles propõe a criação de
um termómetro que utiliza gás como
meio termométrico, e para o qual apenas seria necessário ser definido um
ponto de calibração em vez dos dois
propostos por Fahrenheit ou Celsius.
1794 - La Convention adopta o nome
de grau termométrico como sendo a
centésima parte da distância entre a
temperatura do gelo e a temperatura
da água em ebulição.
1800 - William Herschel
Astrónomo e matemático, descobre a
radiação infravermelha. Ao efectuar
observações do sol com telescópio e
utilizando filtros de cores diferentes,
Herschel verificou que o calor que passava através destes filtros variava com
a sua cor.
Para esclarecer este fenómeno e tirar
conclusões mais cientificas, Herschel,
faz atravessar um raio de luz solar
através de um prisma óptico, por
forma a obter a sua decomposição no
espectro de cores.
Após obter este espectro de cores
(arco íris) e com o auxilio de termómetros, faz a medição de temperatura de
cada uma das cores do arco íris obtida. Ao efectuar estas medições, verifica que a temperatura das cores
aumenta do violeta para o vermelho.
Ao verificar esta distribuição, Herschel
resolve colocar o termómetro na zona
imediatamente a seguir à cor vermelha. Para sua surpresa esta zona
aparentemente sem luz de qualquer
cor é a que regista a temperatura
mais elevada. Herschel procedeu a
mais experiências com estes "raios de
calor" invisíveis, e chegou à conclusão
que estes tinham um comportamento
perfeitamente idêntico à luz visível:
podiam ser reflectidos, refractados,
transmitidos e absorvidos. Estava
descoberta a radiação infravermelha.
No entanto, Herschel detectou que
esta experiência não era repetitiva
para diferentes tipos de vidros com
que eram efectuados os prismas ópticos, havendo variação nos valores de
temperaturas obtidas consoante se
variava este tipo de vidro.
1824 - Sadi Nicolas Léonard Carnot
Publica o seu trabalho "Reflexões
sobre Potência Motriz do Fogo e
Máquinas Próprias para Aumentar
essa Potência". Este livro, depois de
rescrito e reformulado por Clapeyron,
tornou-se bastante conhecido e foram
mais tarde incorporados nos trabalhos
de Clausius e William Thompson, tendo
sido um dos contributos para o posterior desenvolvimento da Escala de
Temperaturas Absolutas. O físico
francês iniciou sua investigação sobre
as propriedades dos gases, em especial a relação entre pressão e temperatura, em 1831.
Em 1832, morre subitamente de
cólera, no dia 24 de Agosto. Apesar de
quase todas suas coisas terem sido
incineradas - como era de costume da
época - parte das suas anotações
escaparam à destruição. Essas anotações mostram que Sadi Carnot havia
chegado à ideia de que, essencialmente, calor era trabalho, cuja forma
fora alterada. Por essa, Nicolas
Leonard é, por excelência, considerado
o fundador da Termodinâmica - ciência
que afirma ser impossível a energia
desaparecer, mas apenas a possibilidade da energia se alterar de uma
forma para outra.
1830 - Nobili
Dedica-se ao estudo da termo electricidade, tendo inventado uma termo pilha
Em 1829, Nobili concebeu um novo
instrumento para medição de radiações térmicas, uma espécie de "termómetro eléctrico" que, na sequência
de melhorias efectuadas por Melloni,
representou uma inovação tecnológica
que permitiu um avanço crucial para
uma correcta interpretação teórica da
radiação térmica. O novo dispositivo
consistia numa termo pilha ligada em
série aos terminais dum galvanómetro,
que também havia sido criado por
Nobili. Chamou-o termoscópio termo
multipilha. Durante a maior parte do
século XIX, esta termo pilha de Nobili
provou ser um instrumento insubstituível no estudo da radiação térmica
para a sua alta sensibilidade e rapidez
de resposta.
1833 - Melloni
Melhora o termopar de Nobili, composto por um termóscopio eléctrico e um
galvanómetro. Com este equipamento
constrói um banco de ensaios com o
qual efectua uma série de experiências
e medições com a radiação infravermelha.
Uma das descobertas feitas por
Melloni, e já suspeitada por Herschel, é
a de que a transmissão da radiação
infravermelha varia consoante a qualidade material com que é feito o vidro
dos prismas ópticos.
Melloni chegou à conclusão que prismas feitos com cristais de sal comum
ClNa, eram os que melhor deixavam
passar a radiação infravermelha.
1848 - William Thompson
(Lord Kelvin)
Com base nos seus estudos efectuados sobre Termodinâmica, e em particular na teoria de Sadi Carnot, veio a
propor uma nova escala de temperaturas absolutas. Esta escala de temperaturas absolutas, como hoje a conhecemos, só muito mais tarde foi
determinada com precisão após uma
melhor compreensão da teoria da conservação de energia.
1860 - Langley
Inventa os primeiros materiais foto
resistentes, ou seja, materiais cuja
resistência eléctrica varia com a sua
temperatura. Estes materiais são também conhecidos como Bolómetros.
Basicamente estes bolómetros são
constituídos
por
uma
ponte
Wheatstone com duas faixas em platina. Quando uma das faixas recebe
radiação, verifica-se uma variação da
sua resistência eléctrica interna, comparada com a outra faixa.
Com estes novos materiais, conseguiuse uma notável melhoria de sensibilidade na detecção da radiação infravermelha.
1871 - Sir William Siemens
Propõe um termómetro no qual o
meio é um metal condutor cuja
resistência eléctrica varia em função
da sua temperatura.
O elemento Platina, não se oxida com
temperaturas elevadas e tem uma
variação de resistência eléctrica quase
uniforme para uma larga gama de
temperaturas.
Os termómetros de resistência de
Platina encontram-se hoje largamente
difundidos e cobrem gamas de temperaturas dos 260 ºC a 1235 ºC.
1933 - Experiências efectuadas com
termómetros de gás vieram demonstrar haver uma muito pequena diferença na escala de temperaturas para
diferentes gases. Assim, era possível
definir uma escala de temperaturas
independente do meio termométrico
utilizado, desde que o gás utilizado
estivesse a uma baixa pressão. Neste
caso, todos os gases se comportavam
como um "gás perfeito", havendo uma
relação muito simples entre a sua
pressão, volume e temperatura.
PV = constante.T
Esta temperatura foi chamada de temperatura termodinâmica e foi aceite
como a medida fundamental de temperatura.
Em 1933, o Comité Internacional de
Pesos e Medidas, adoptou como Zero
natural para a escala de temperaturas
o triplo ponto da água, a temperatura à
qual coexistem em equilíbrio, gelo,
água e vapor de água. O seu valor foi
calculado como sendo de 273,16. A
unidade desta nova escala de temperaturas foi chamada de Kelvin.
1968 - Foram definidas as temperaturas da tabela 1 como "Pontos de
Referência Primários":
1989 - Na reunião do Comité
Internacional de Pesos e Medidas foi
adoptada a Escala Internacional de
Temperaturas (tabela 2), para 1990.
1990 - a 1 de Janeiro entra em vigor
a nova Escala Internacional de
Temperaturas ITS-90 (tabela 3), definida em fenómenos determinísticos de
temperatura e que redefiniu alguns
pontos fixos de temperatura. Esta
escala foi definida 3 anos antes na XVIII
Conferência Geral de Pesos e Medidas
Tabela de Pontos fixos estabelecidos
na ITS-90, comparados com os valores
fixados na IPTS-68.
Tabela 1 - Pontos de Referência Primários (1968)
Standard
Primário
Triplo ponto da água
Triplo ponto do Hidrogénio
Ponto de ebulição do Hidrogénio a 25/76 atm
Ponto de ebulição do Hidrogénio a 1 atm
Ponto de ebulição do Néon a 1 atm
Ponto triplo do Oxigénio
Ponto de ebulição do Oxigénio a 1 atm
Ponto de ebulição da Água a 1 atm
Ponto de fusão do Zinco a 1 atm
Ponto de fusão da Prata a 1 atm
Ponto de fusão do Ouro a 1 atm
273,16 K
13,81 K
17,042 K
20,28 K
27,102 K
54,361 K
90,188 K
373,15 K
692,73 K
1235,08 K
1337,58 K
11
T & Q 68/69
utilizada na medição de calor radiante.
Uma termo pilha é um dispositivo que
permite a detecção de fontes de fraca
radiação infravermelha usando o efeito
termo eléctrico.
Bibliografia
Tabela 2 - Escala Internacional de Temperaturas (1989)
0, 65 K a 5,0 K
3,0 K a 24,556 K
13,8033 K a 961,78 K
> 961,78 K
A temperatura é definida em termos da relação
Pressão de Vapor e Temperatura dos isótopos de Hélio
A Temperatura é definida em termos de termómetro a
gás de Hélio
A Temperatura é definida em termos de resistências
de Platina
A temperatura é definida na Lei da radiação de Planck
Tabela 3 - Escala Internacional de Temperaturas (1990)
Pontos Fixos
ITS-90
Ebulição do oxigénio
-182,962 ºC
-182,954 ºC
Ponto triplo da água
+0,010 ºC
0,010 ºC
Solidificação do estanho
+231,968 ºC
+231,928 ºC
Solidificação do zinco
+419,580 ºC
419,527 ºC
Solidificação da prata
+961,930 ºC
+961,78 ºC
Solidificação do ouro
+1064,430 ºC
+1064,180 ºC
Conclusão
O termómetro, apesar de amplamente
difundido e de ser hoje um instrumento
de excepcional versatilidade na indústria, na ciência e no quotidiano,
mostrou uma evolução histórica bastante lenta devido ao empirismo que
envolvia o calor e os fenómenos com
ele relacionados. Somente quando se
conseguiram fabricar instrumentos
reprodutíveis fiáveis, e estabelecer
escalas termométricas de uso prático,
é que o termómetro se impôs como
um item essencial em laboratórios
científicos. Em particular, o estabelecimento no século XIX de um conceito de
temperatura baseado em considerações termodinâmicas (levando à
definição do zero absoluto) foi um
avanço extraordinário frente ao estabelecimento de escalas termométricas baseadas em pontos arbitrários.
T & Q 68/69
ITS-68
A evolução da Física e da Ciência em
geral fez com que o termómetro fosse
essencial para a caracterização e a
determinação de um número crescente de parâmetros físicos, químicos,
biológicos, etc., valorizando este instrumento nas mais diversas áreas do conhecimento humano e transformando-o
até hoje num item básico e imprescindível.
12
A evolução técnica do instrumento passou:
a. pela redução de seu peso, correspondendo ao emprego de modelos menores,
b. pela diversificação dos tipos de termómetro para aplicações específicas;
c. pela associação com outros instrumentos cujos parâmetros avaliados são dependentes da temperatura (como no caso da densidade);
d. pela redução das escalas termométricas hoje em uso;
e. pela substituição dos modelos
baseados na dilatação de um fluido
termométrico pelos termómetros
digitais.
O termómetro é apenas um de entre
tantos exemplos onde a digitalização
revolucionou o formato e a aplicabilidade dos instrumentos. Além dos
aspectos evolutivos em si sobre a
medida de temperatura, é importante
salientar que a introdução de novas
fontes de energia térmica revolucionou
a actividade industrial e o quotidiano
das pessoas, inaugurando novas eras
no progresso da humanidade, tal
como atestado no advento da
descoberta do fogo.
José P. Sousa Dias
Página dos Estudos Históricos e Sociais da Farmácia
Faculdade de Farmácia da Universidade de Lisboa 2001
http://www.ff.ul.pt/~jpsdias
World Scientific
Herschel, Sir William
http://www.plicht.de/chris/06hersch.htm
http://www.comp.glam.ac.uk/pages/staf/bfjones/h
erschel
http://www.plicht.de/chris/06hersch.htm
Langley, Samuel Piermont
http://encarta.msn.com/find/Concise.asp?ti=0391
1000
http://avstop.com/History/first/Laqngley.html
Aristóteles
http://www.geocities.com/CapeCanaveral/7997/a
ristot.htm
Hipócrates
http://www.geocities.com/fdocc/hipocrates.htm
http://perso.wanadoo.es/icsalud/hipocr.htm
http://usuarios.lycos.es/ecoweb/biog_hipocrates.ht
m
Galeno, Cláudio
http://www.emsf.rai.it/biografie/anagrafico.asp?d=
166
http://www.ebiografias.net/biografias/claudio_galeno.shtml
http://www.alexuea.hpg.ig.com.br/saude/10/index_
pri_1.html
http://www.christianismus.it/sezstorico/doc0002/
pggaleno.html
Galilei, Galileu
http://galileo.imss.firenze.it/museo/b/egalilg.html
Santorio Santorio
http://es.rice.edu/ES/humsoc/Galileo/People/santorio.html
http://www.istrianet.org/istria/illustri/santorio/
Sagredo, Giovanfranceco
http://galileo.imss.firenze.it/museo/a/edialog.html
Ferdinando II de Medici
http://www.mega.it/ita/gui/pers/fersec.htm
Hooke, Robert
http://www.roberthooke.org.uk
http://www.ucmp.berkeley.edu/history/hooke.html
Amontons, Guillaume
http://fccjmail.fccj.org/~ethall/gaslaw/gaslaw.htm
http://www.phy.davidson.edu/FacHome/dmb/PY43
0/Friction/history.html
http://www.todayinsci.com/cgibin/indexpage.pl?http://www.todayinsci.com/10/1
0_11.htm
http://chemed.chem.purdue.edu/genchem/topicreview/bp/ch4/gaslaws3.html#amonton
Ole Roemer
http://es.rice.edu/ES/humsoc/Galileo/Catalog/File
s/roemer.html
http://dibinst.mit.edu/BURNDY/OnlinePubs/Roeme
r/bibliography.html
http://www.edu2car.org/ME301/fahrenheit.html
Daniel Fahrenheit
René Reaumur
http://www.matse.psu.edu/matsc81/GlossaryPeopl
e/Reaumur.html
http://classes.bnf.fr/dossitsm/b-reaumu.htm
Anders Celcius
http://www.astro.uu.se/history/Celsius_eng.html
http://www.astro.uu.se/history/celsius_scale.html
Carl von Linné
http://www.ucmp.berkeley.edu/history/linnaeus.htm
l
Leopoldo Nobili
http://profiles.incredible-people.com/leopoldo-nobili/
Contibuition a l’Histoire du Thermometre
http://isafrance.org/public/Education/Resources/Jacques_t
hermolyon.doc
TERMOGRAFIA
Telmo Nobre
Termografia
A termografia infravermelha é
a ciência de aquisição e análise
de informações térmicas a partir de dispositivos de obtenção
de imagens térmicas sem contacto.
A descoberta da radiação infravermelha no espectro electromagnético efectuada em
1800 por William Herschel,
astrónomo inglês de origem
alemã, constituí a base e
começo
desta
técnica.
Inicialmente utilizada para fins
científicos e militares durante
a II Guerra Mundial, só nos
finais da década de 60 atingiu
uma maturidade e desenvolvimento que lhe permitiram a
sua entrada no domínio industrial. Era, no entanto, uma tecnologia cara e pouco conhecida. Foi só após mais uma guerra, "Tempestade no deserto",
que a termografia deu um
enorme salto, ao passarem
para o domínio público na década de 90 grande parte dos
conhecimentos e tecnologias
de infravermelhos utilizados
durante essa mesma guerra. O
enorme desenvolvimento de
CPU, mais rápidos e potentes,
veio também contribuir imenso
para o grande desenvolvimento
e vulgarização desta técnica no
início do segundo milénio.
Foram desenvolvidas técnicas e métodos de inspecção nas várias áreas da
engenharia, para além da já então
tradicional área eléctrica, tendo-se
alargado e estendido a termografia a
inspecções de equipamentos mecânicos, estruturas de betão, edifícios,
chaminés, fornos, controlo de muitos e
variados processos industriais, e ainda
participação em vários projectos
europeus de I&D para aplicação da termografia a novas áreas.
Hoje tal como no passado, e embora a
termografia se encontre banalizada,
havendo muitas e inúmeras empresas
a prestarem este tipo de serviço nas
áreas hoje consideradas tradicionais
na aplicação da termografia, o LABET
continua a ser o líder e pioneiro nesta
técnica, desenvolvendo equipamentos
e adoptando métodos complementares, que abrem uma nova
dimensão
de
aplicação
da
Termografia.
Leitura de uma imagem térmica
Os actuais equipamentos de termografia, para além das enormes potencialidades que os processadores informáticos que os integram nos permitem facilmente obter e de se encontrarem a preços bastante competitivos, apenas fornecem ao operador
uma imagem térmica do alvo inspeccionado.
São de facto equipamentos bastante
poderosos, capazes de efectuarem milhões de cálculos por segundo... mas
são apenas isso, uma máquina que se
limita a efectuar cálculos, não a tirar
conclusões ou a efectuar interpretações.
Um equipamento de termografia não
se limita a medir uma grandeza, tal
como a tensão ou carga de um condutor ou a massa específica ou a dureza
de um corpo.
Uma câmara de termografia, mostranos uma imagem em tempo real )25
imagens por segundo), de uma superfície que pode ir até uma dimensão de
640 x 640 pixels, ou seja 409.600
pontos. Esta imagem apenas representa a radiação infravermelha emitida
pelos vários pontos da superfície do
alvo, e isto partindo do princípio que o
operador já introduziu correctamente
os vários parâmetros (aborsividade da
atmosfera, emissividade do objecto,
temperaturas aparentes reflectidas,
etc.), que lhe garantam a obtenção de
uma imagem térmica correcta, e não
qualquer coisa que nada tem a ver
com o objecto em análise.
Para interpretarmos esta imagem
obtida pela câmara, teremos que ter
um profundo conhecimento de todos
os mecanismos de transmissão de
calor a que o nosso objecto se encontrava sujeito na altura da inspecção, O
nível de radiação infravermelha emitida
pelos vários pontos da sua superfície
são precisamente o resultado final de
todas estas trocas de energia térmica
que se efectuam quer no interior do
objecto, quer na sua superfície.
Para conhecermos e sabermos tirar
conclusões acertadas, temos de dominar todos os mecanismos de transmissão de calor:
• Condução - saber o que são condutividades térmicas, inércias térmicas, como é que a energia térmica
se transmite no interior dos corpos, etc.
• Convecção - saber o que são coeficientes de transmissão térmica,
como é que estes coeficientes variam com o tipo de superfície, como
variam com o meio em que se
encontram, densidade, viscosidade,
velocidade do escoamento, orientação da superfície, etc.
13
T & Q 68/69
Há 22 anos o ISQ, através do LABET,
foi uma das primeiras empresas pioneiras em Portugal na utilização da
Termografia como técnica de
inspecção não destrutiva.
• Radiação - saber o que é a emissividade, como é que esta
pode variar com o acabamento da superfície, textura, cor,
forma e geometria, tipo de material, comprimento de
onda em que está a emitir, ângulo sólido de visão, etc.
uns com os outros, pois regimes estáveis, e de acordo
com as leis da termodinâmica, raramente acontecem na
vida real, mas apenas em situações controladas em laboratório
• Mudanças de estado - saber como varia a temperatura
da superfície se houver evaporação, ou condensação
Se dominarmos perfeitamente estes vários conceitos de termodinâmica e formos capazes, em tempo real, diria quase
que por instinto, fazer esta análise, é possível que a interpretação que se faz da imagem térmica apresentada pela
câmara, seja aproximadamente a correcta.
• Regime não permanente - saber como variam todos os
mecanismos atrás descritos no tempo e como interagem
E este é o verdadeiro drama da Termografia, equipamentos
baratos, equipamentos com muita informação, mas interpretações efectuadas sem quaisquer conhecimentos, o que
muitas vezes leva a conclusões totalmente erradas e que
muitas vezes são as responsáveis por algum descrédito ou
suspeitas sobre esta técnica.
Exemplos de aplicações da termografia
Edifícios
Figura 1 - Igreja Nª. Sª. do Rosário - Barreiro
A termografia têm-se revelado um precioso auxiliar em
inspecções de edifícios e/ou estruturas de betão, permitindo
detectar e localizar diversas patologias, tais como infiltrações, delaminações, fissuras internas, desagregamentos,
qualidade e eficácia de isolamentos térmicos, etc.
Na figura 1 podemos ver e localizar as zonas da parede afectadas pela existência de humidade no seu interior.
Com a nossa visão normal não nos conseguimos aperceber
desta anomalia pois o estado da superfície exterior ainda não
se encontra afectado, mas a termografia com a sua grande
sensibilidade térmica face à radiação infravermelha emitida
pela superfície exterior desta parede, consegue detectar
pequenas variações nesta radiação.
Figura 2 - Tubagem de água
Com estas pequenas variações e após um balanço termodinâmico adequado conseguimos chegar a esta conclusão.
Para um "leigo" e sem os necessários conhecimentos de termodinâmica esta anoma-lia tanto pode representar humidades, como delaminações, desagregamentos, diferença de
pigmentações, etc.
T & Q 68/69
Nas figuras 2 e 3 utilizamos a termografia para detectar a
localização do circuito de tubagens de água e de alimentação
de um ventilo convector.
Na figura 4, podemos ver a fachada de um edifício coberta
por painéis. A termografia mostra-nos a existência de um
diferencial térmico, revelando uma anomalia. Será humidade,
desagregamento interno, descolagem, reflexos de radiação
exterior, falha de isolamento térmico?
Figura 3 - Circuitos de aquecimento / refrigeração
14
Para se poder determinar o tipo de anomalia e dar uma
resposta correcta, teremos mais uma vez de recorrer ao
nosso grande aliado "balanço termodinâmico. Para isso, e
depois de efectuarmos uma análise dos dados envolventes,
temperatura do ar, orientação solar, localização de eventuais
estruturas reflectoras e condições ambientais internas do
edifício, então sim, poderemos concluir qual será esta anomalia. Neste caso trata-se de descolamento dos painéis.
Conclusão
Os limites de utilização da Termografia encontram-se apenas
na nossa imaginação. Todas as actividades humanas
envolvem trocas de energia e originam uma mudança continuada de temperaturas. A temperatura é a medição da energia cinética resultante da agitação atómica/molecular da
Equipamentos mecânicos
A termografia tem inúmeras aplicações muito para além da
tradicional área eléctrica, exemplo disso são as áreas de
mecânica ou processos fabris.
A termografia é um precioso e expedito instrumento para
efectuar uma rápida despistagem a linhas e circuitos de
processos, tais como verificação de purgadores de vapor,
válvulas e isolamentos térmicos.
Na figura 5 podemos ver dois purgadores de vapor em que
pela distribuição de temperaturas a montante e a jusante
podemos concluir estarem a funcionar correctamente.
Figura 4 - Revestimento exterior
Outro grande campo de aplicação por excelência da termografia é, sem dúvida, a análise do desgaste de refractários
internos em fornos fornalhas e chaminés.
Na figura 6 podemos ver qual a zona do forno onde se encontram refractários desgastados e que terão de ser substituídos na próxima paragem.
É fácil de compreender as enormes vantagens que uma
inspecção termográfica nos pode dar. Saber qual a extensão
e gravidade da anomalia, prever com grande precisão a quantidade de material necessário à reparação, evitando-se assim
grandes stocks desnecessários, e prever o tempo necessário
à sua reparação.
Na figura 6, são facilmente identificadas as zonas onde o
pano interior de refractário se encontra danificado, apresentando mesmo rupturas que permitem a fuga dos gases para
o fuste exterior.
Figura 5 - Purgadores de vapor
Rolamentos e chumaceiras são também rapidamente
despistados pela termografia, permitindo-nos de uma forma
rápida e expedita determinar aqueles que apresentam eventuais anomalias e que deverão ser posteriormente analisados por métodos mais adequados e próprios para o efeito.
Na figura 7 podemos ver um ensaio comparativo do sistema
de aquecimento de diversos automóveis.
T & Q 68/69
Todos os processos de fabrico em maior ou menor grau
envolvem trocas de energia. Energia essa que se manifesta
sempre por variações de temperatura. Assim, a termografia
é cada vez mais um dos métodos utilizados para controlo de
qualidade em diversos processos de fabrico.
Figura 6 - Análise de refractários
15
matéria a qual só não ocorrerá a zero
graus absolutos, o que na natureza
nunca acontece. Nem mesmo no
espaço interplanetário se consegue
atingir esse valor. Assim, a temperatura é um fenómeno universal que se
encontra permanentemente ao nosso
alcance apenas temos de a ler e saber
Figura 7 - Controlo de qualidade
interpretar. O que assistimos hoje na
termografia, é apenas o emergir de um
gigantesco iceberg.
Mas cuidado, não é a banalização e
sofisticação dos instrumentos que faz o
termografista, assim como não é o bisturi que faz o cirurgião.
Esta técnica irá ser sem dúvida uma
das mais utilizadas no futuro, não só
nas áreas industriais, como também
na medicina, investigação e desenvolvimento, mas para isso é preciso não
desacreditá-la logo à partida com utilizações inapropriadas e por técnicos
não qualificados.
ATP
Vasco Pires
Telmo Nobre
LABET - Castelo Branco
O Laboratório de Ensaios Termodinâmicos (LABET) foi instalado em Castelo Branco
em 1995, inicialmente com o objectivo principal de efectuar ensaios de certificação
de acordo com a regulamentação (ATP) "Acordo sobre Transportes de Produtos
Perecíveis sob Temperatura dirigida", acordo internacional a nível da ONU, e que
inclui o transporte de produtos perecíveis, vulgarmente designado por transportes
frigoríficos e/ou isotérmicos.
Âmbito
O LABET foi construído no âmbito de
protocolo de colaboração com a então
DGTT (Direcção Geral de Transportes
Terrestres),
actualmente
IMTT
(Instituto da Mobilidade de Transportes
Terrestres) para implementar a certificação ATP em Portugal, bem como
apoiar e facilitar aos fabricantes de
equipamentos e transportadores, a
certificação ATP dos seus equipamentos. Até então, tinham de se deslocar a
outros centros de ensaio em Espanha,
França ou outro país com centro de
ensaios reconhecido pela ONU, situação que tinha vários inconvenientes,
nomeadamente os custos associados
e os tempos de regularização da certificação ATP dos seus equipamentos.
Desde a sua criação que este laboratório foi considerado a nível mundial o
mais avançado na área dos ensaios
ATP, tendo sido ao longo dos anos o
laboratório de referência e tem servido
de padrão a muitos outros países, são
normais visitas técnicas e pedidos de
aconselhamento por parte de outros
laboratórios congéneres a nível mundial. Dado que o acordo ATP obriga a
apertados critérios de exigência em
relação às condições de ensaio, havendo mesmo alguns casos de centros de
ensaios, noutros países, que não conseguiram cumprir estas exigências.
Entre 1995 e finais de 2003 o LABET
limitava-se basicamente à execução de
Figura 1 - Câmara de alto vácuo e radiação térmica - 10-6 mbar, 1000ºC
T & Q 68/69
O LABET inicialmente era composto
por 2 câmaras de temperatura controlada, uma com 22m de comprimento,
normalmente denominada como túnel
de frio, e uma mais pequena com 9m
de comprimento.
Figura 2 - Sistema de controlo e aquisição de dados
17
certificação ATP. Estes sistemas
automáticos permitem a realização
continua de ensaios 24 sobre 24
horas, bem como a emissão automática de relatórios de ensaios e de toda a
documentação referente à certificação ATP, o que veio permitir ao
cliente final a obtenção do certificado
em cerca de 3 a 4 dias úteis (ter em
atenção que só o tempo necessário
para a realização dos ensaios de determinação do coeficiente K e eficiência
do sistema de frio demora 48 h).
Podemos afirmar sem qualquer dúvida
de que o LABET é não só o laboratório
ATP tecnologicamente mais avançado
do mundo, como ainda aquele que consegue a emissão do Certificado ATP
em tempo mais reduzido.
Figura 3 - Segundo túnel em fase de conclusão
ensaios ATP e à emissão dos respectivos relatórios de ensaio, que serviam
de base à emissão do Certificado ATP
efectuada pela então DGTT. O certificado internacional ATP é o documento
que tem de acompanhar o veículo com
equipamentos para transporte de produtos perecíveis, e lhe permite uma circulação legal nos vários países aderentes ao acordo ATP (actualmente 45
países).
T & Q 68/69
A nível europeu, a maioria dos países
optou pelo ATP a nível nacional, pelo
que todos os seus transportes de produtos perecíveis, sejam ou não internacionais, se encontram devidamente
certificados, garantindo assim a boa
qualidade dos produtos transportados
e zelando pela saúde pública do consumidor. No caso de Portugal, e até à
data, não existe qualquer certificação
nacional para este tipo de transportes,
mesmo apesar das inúmeras tentativas efectuadas por diversos organismos e associações de transportadores, de fabricantes, de consumidores, de distribuidores, etc, sendo por
isso apenas e unicamente abrangidos
pelo próprio ATP os veículos com mais
de 2,55m.
Oxalá não haja intoxicações alimentares originadas por produtos transportados em condições inadequadas,
para que o legislador se disponha a
18
tratar deste assunto!
Em Janeiro de 2004, o LABET viu o
seu trabalho no âmbito do ATP ser
complementado também pela emissão
da certificação ATP, função que era
até então da responsabilidade da
DGTT. Esta delegação da DGTT no ISQLABET, publicada em Diário da
República, foi o resultado do bom
desempenho, rigor e isenção demonstrados pelo LABET ao longo destes
anos de actividade.
Com o aumento da procura de ensaios
ATP, o LABET foi objecto de uma ampliação em 2005. Para além de mais
um túnel de 22m, contou também com
a aquisição e desenvolvimento de
novos sistemas automáticos de controlo e aquisição de dados, basea-dos
em sistemas informáticos desenvolvidos sob LabView. Integralmente desenvolvidos pelo LABET, permitiu-lhe assim
continuar na vanguarda e ser o laboratório mais avançado no âmbito da certificação ATP. Foram criadas também
novas condições para dar resposta às
necessidades, bem como melhorar as
condições de trabalho e de atendimento de clientes e visitantes.
Para além dos sistemas informáticos
de controlo e recolha de dados de
ensaios, o LABET procedeu também à
construção de uma base de dados da
Novas áreas de negócio
No decorrer dos anos de existência do
laboratório, existiu sempre o objectivo
de alargar os trabalhos para além do
ATP. Aproveitando os meios técnicos e
humanos disponíveis, são realizados
vários trabalhos fora do âmbito do
ATP. Como exemplo, referimos um
ensaio comparativo entre sistemas de
climatização de vários automóveis
para a revista Turbo; ensaios para certificação de cabines de portagem;
ensaios de desenvolvimento de arcas
frigorificas, ensaios de isolamentos,
etc.
Foi em 2008 que começou uma nova
era nas áreas de negócio do LABET.
Foi neste ano que o LABET fez os
primeiros ensaios a materiais refractários constituintes do revestimento
exterior do IXV, novo vaivém espacial
em desenvolvimento para a ESA
(Agência Espacial Europeia).
Os excelentes resultados obtidos e a
forma como o LABET conseguiu
cumprir, desenvolver e implementar os
procedimentos e equipamentos
necessários ao cumprimento deste
exigente programa de ensaios,
granjearam-lhe a inclusão como um
dos laboratórios parceiros da ESA em
futuros
programas
espaciais,
nomeadamente Projecto IXV (futuro
vaivém espacial europeu a ser lançado
em finais de 2012), Projecto CUST
(Tanques criogénicos de combustível
dos andares superiores de lançadores,
Ariane), etc.
Foi também neste ano que o LABET,
em colaboração com o Laboratório de
Metrologia legal do ISQ, começou a
fazer verificações metrológicas a registadores de temperatura, mais vulgarmente conhecidos como termógrafos.
No decorrer dos anos, para além da
expansão a nível de instalações e de
negócios, também a equipa de colaboradores foi aumentando conforme as
necessidades, incluindo neste momento o LABET em Castelo Branco uma
equipa de técnicos especializados,
tanto ao nível dos ensaios a realizar,
como também ao nível de criar e
desenvolver novos meios tais como,
electrónica, programação, mecânica,
etc, sem necessidade de se recorrer
ao exterior.
Tem sido também uma política constante do LABET uma elevada polivalência e forte trabalho de equipa, recorrendo-se sempre que necessário a
todas as valências de outros departamentos do ISQ e/ou a associadas do
ISQ.
Trabalhos desenvolvidos
Ensaios ATP
São os ensaios ATP que ocupam a
maior parte do volume de trabalho
feito pelo LABET, destacando-se dois
tipos de ensaios: o ensaio para determinação do coeficiente global de transmissão térmica, mais vulgarmente
designado como o ensaio de determinação de K, e o ensaio de verificação
de eficiência de uma máquina frigorifica.
Entre os ensaios ATP o LABET realiza
outros ensaios, mas em quantidade
reduzida, como é o caso de ensaios de
verificação de eficiência de equipamentos refrigerados por placas eutéticas e
ensaios de homologação de máquinas
frigoríficas.
Ensaio de determinação de K
Numa explicação muito breve, o objectivo deste ensaio é quantificar a qualidade de isolamento de um equipamento (caixa isotérmica), Coeficiente Global
de Transmissão Térmica. Este ensaio
pode ser realizado em caixas só isotérmicas (sem máquina de frio), caixas
frigoríficas, caixa refrigerada ou
mesmo a cisternas isotérmicas de
transporte de líquidos perecíveis.
O ensaio tem como base, com uma
temperatura de 7, ºC no exterior do
equipamento manter 32,5 ºC no interior, situação que é garantida pelo aquecimento interno do equipamento a testar e pelo arrefecimento do túnel de
frio onde o equipamento esteja colocado.
Após obter as condições de regime
estável como definido no acordo ATP,
podemos obter o valor de K utilizando a
seguinte fórmula:
K - Coeficiente global de transmissão térmica,
em W/m2K
P - Potência entregue para aquecimento do interior do equipamento, em W
Sm - Superfície média do equipamento, em m2
T - Diferença entre a temperatura interior e
exterior, em K
Na figura 4 pode observar-se um
exemplo de um ensaio de K nas últimas 6 horas de regime estável, período este que é utilizado para a determinação do valor de K.
O ensaio total de K normalmente tem
uma duração total de 20 a 24 horas,
incluindo as fases de aquecimento e
estabilização.
Ensaio de verificação de eficiência de uma máquina frigorifica
Este ensaio tem como objectivo verificar a eficiência de uma máquina frigorífica que esteja instalada numa caixa
isotérmica, sendo realizado somente a
equipamentos frigoríficos.
Figura 4 - Ensaio de determinação de K
A máquina frigorífica tem como limite
máximo baixar a temperatura no interior do equipamento de 30 ºC à temperatura de classe exigida no máximo em
6 horas, e depois tem de manter esta
temperatura por um período mínimo
de mais 12 horas. A temperatura exterior mantém-se sempre a 30 ºC
19
T & Q 68/69
O ensaio inicia-se com uma temperatura de 30 ºC no exterior do equipamento e 30 ºC no interior. Após o período
de estabilização a 30 ºC, a máquina
frigorífica é colocada em funcionamento no modo de transporte e regulada
para a temperatura exigida.
durante o ensaio.
Trata-se de um ensaio que normalmente tem uma duração de 20 a 24
horas, período este que engloba também a verificação de outros parâmetros na máquina frigorifica, como
sendo a regulação do termóstato, sistema de descongelação e sistema de
funcionamento em eléctrico.
Ensaio de verificação
de eficiência de equipamentos
refrigerados (placas eutéticas)
Este ensaio é realizado em equipamentos instalados em caixas isotérmicas,
que funcionam com o mesmo principio
dos dispositivos de arrefecimento de
geleiras portáteis, ou seja, congela-se
um liquido (solução eutética), e é essa
solução que está no interior das placas, que após congelada vai servir de
reserva de frio (calor latente) e assim
manter a temperatura baixa. Estes sistemas normalmente aplicam-se em
veículos para distribuição local, em que
durante o dia os veículos circulam em
distribuição, sendo durante a noite nas
instalações ligado à rede eléctrica e
ficando a congelar a solução eutética.
T & Q 68/69
O ensaio tem como base ter no início
uma temperatura de 30 ºC no exterior
do equipamento e 30 ºC no interior e
nas placas. Após o período de estabilização a 30 ºC, a máquina frigorífica
que compõe o sistema eutético é colocada em funcionamento no máximo da
capacidade por um período continuo
de 24 horas de modo a garantir o congelamento total da solução eutética.
Após as 24 horas a máquina é desligada e o sistema deverá conseguir manter a temperatura abaixo de -20 ºC por
um período mínimo de 12 horas. A
temperatura exterior mantém-se em
30 ºC durante o ensaio.
Figura 5 - Máquina de tracção compressão a 1.000º C - Projecto IXV - ESA
rífica é colocada em funcionamento
nos vários modos possíveis de accionamento, e regulada para as diferentes
temperaturas exigidas para obter a
homologação. A temperatura exterior
mantém-se em 30 ºC durante o
ensaio.
A cada forma de accionamento e às
diferentes temperaturas, após o período de estabilização previsto, é medida
a capacidade frigorífica da máquina.
São também medidos os consumos da
máquina, em modo de accionamento
eléctrico e/ou diesel.
Certificação ATP
A certificação ATP é um tema de obrigatoriedade e validades definidas por
regulamentação.
Ensaio de homologação
de máquinas frigoríficas
No caso da obrigatoriedade esta
divide-se nos seguintes casos:
Equipamentos que façam transporte internacional
Equipamentos que façam transporte nacional, mas que tenham
mais de 2,55m de largura exterior.
Este ensaio tem como objectivo a
determinação da capacidade frigorífica
de uma máquina frigorífica.
O ensaio inicia-se a uma temperatura
de 30 ºC no exterior do equipamento e
30 ºC no interior. Após o período de
estabilização a 30 ºC, a máquina frigo-
Continua-se, ao fim de 14 anos, a
aguardar a publicação da legislação
nacional.
No caso da validade de um certificado
ATP têm-se como etapas:
ATP inicial, 6 anos após data de
20
construção ou ensaios em túnel de
frio
1ª Renovação, mais 3 anos após os
6 anos anteriores (total de 9 anos)
2ª Renovação, obrigatoriedade do
equipamento ser submetido a
ensaios em túnel de frio, e
recomeço do período de validade
6+3 anos
Para efeitos de certificação existem
várias classificações possíveis que
estão dependentes principalmente do
tipo de equipamento e temperaturas
permitidas.
Classificações mais comuns dos
equipamentos ATP:
IN - Isotérmico Normal
IR - Isotérmico Reforçado
FNA - Frigorífico Normal,
temperatura 0 ºC
FRC - Frigorífico Reforçado,
temperatura -20 ºC
FRB - Frigorífico Reforçado,
temperatura -10 ºC
FRA - Frigorífico Reforçado,
temperatura 0 ºC
Uma classificação normal significa que
o equipamento tem uma capacidade
de isolamento normal, ou seja, só pode
realizar transportes a temperaturas
superiores a 0 ºC.
Uma classificação reforçada significa
que o equipamento tem uma capaci-
dade de isolamento reforçada, ou seja,
pode realizar transportes a temperaturas abaixo de 0 ºC, que no caso de
equipamento frigoríficos, a temperatura de transporte fica definida pela
capacidade da máquina de frio, podendo ser 0 ºC, -10 ºC ou -20 ºC.
Para que um equipamento seja
reforçado ou normal existem valores
limites para K:
Normal: K  0,4 W/m2K
Reforçado: 0,4< K  0,7 W/m2K
apresentada e com as homologações
relacionadas, pois tal como acontece
em Portugal com a emissão de certificados ATP para equipamentos de fabrico e instalação de nacional em que
esta emissão é feita através da documentação apresentada, nos outros
Países acontece o mesmo, e é então
no momento que o equipamento passa
para outro País que este é vistoriado
pela primeira vez.
interior do equipamento de 15 ºC à
temperatura exigida no período máximo de 6 horas.
1ª Renovação
A primeira renovação é realizada no
final dos primeiros 6 anos, após a data
de construção da caixa isotérmica ou
da data em que o equipamento foi submetido a ensaios ATP em túnel de frio.
Caso o equipamento fique aprovado, o
certificado é renovado por mais 3 anos
em relação à validade do certificado
anterior.
Este certificado pode ser obtido
através dos ensaios realizados em
túnel de frio reconhecido pelo WP.11
das Nações Unidas, e caso tenham um
resultado favorável poderá ser emitido
um certificado com base nos resultados obtidos.
É nestes casos que o LABET tem uma
grande responsabilidade, e uma tarefa
que não é fácil, que consiste em analisar toda a documentação, dispor de
meios e conhecimento para conseguir
detectar irregularidades, como por
exemplo não conformidades, quer com
os equipamentos, quer com a documentação, tendo sido detectada por
diversas vezes documentação falsificada e manipulada.
Outra forma de obter o certificado ATP
inicial é através de via documental,
situação que ainda pode ser dividida
por equipamento de construção e
instalação nacional, e equipamento
importado.
Para dar apoio e reforço à emissão de
um certificado ATP, em determinados
casos, os equipamentos frigoríficos
são ainda submetidos a um ensaio de
controlo de eficiência da máquina frigorífica.
No caso de equipamento de construção e instalação nacional, o certificado é emitido com base em
memórias descritivas e termos de
responsabilidades, documentos que
são entregues nos serviços do LABET
e que são comparados com as homologações indicadas, sendo o certificado
ATP emitido caso esteja tudo em concordância.
Este ensaio tem como base ter no início uma temperatura não inferior a 15
ºC no exterior do equipamento e 15 ºC
no interior.
A segunda renovação é realizada após
a primeira renovação, ou seja, depois
de decorridos os primeiros 6 anos
após a data de construção da caixa
isotérmica ou da data em que o equipamento foi submetido a ensaios ATP em
túnel de frio, mais os 3 anos respeitantes à primeira renovação, ou seja,
após um total de 9 anos.
Após o período de estabilização a 15
ºC, a máquina frigorífica tem como limite máximo baixar a temperatura no
Após este período o equipamento tem
de ser obrigatoriamente submetido a
ensaios ATP em túnel de frio, e caso
Certificado ATP inicial
Na 1ª renovação o equipamento é submetido a uma vistoria, com o objectivo
de verificar se este está conforme, e
tratando-se de um equipamento frigorifico, é ainda realizado um ensaio de
controlo de eficiência da máquina frigorífica.
2ª Renovação
Após recepção e validação da documentação é agendada uma vistoria ao
equipamento, que visa verificar se este
está de acordo com a documentação
T & Q 68/69
No caso de equipamentos importados,
o requerente tem de entregar nos
serviços do LABET, quatro documentos:
Certificado ATP do país de fabrico
ou de registo
Memória descritiva do equipamento
Homologação da caixa isotérmica
Homologação da máquina frigorífica, caso se trate de um equipamento frigorífico
Figura 6 - Reunião WP.11 - UN - Genéve 2008
21
consiga obter aprovação, esta será
por um novo período de mais 6 anos,
podendo no final desse período renovar também por mais 3 anos.
Em relação aos trabalhos a realizar
para obter certificação ATP, e quando
não sejam exigidos ensaios em túnel
de frio, o LABET para além das instalações em Castelo Branco, também
assegura estes trabalhos nas instalações fixas localizadas em Palmela,
Carregado e Porto, sendo ainda a possibilidade de deslocar uma ou mais
equipas móveis às instalações dos
clientes.
Registadores de temperatura
(termógrafos)
T & Q 68/69
Actualmente a grande maioria dos
meios de transporte e armazenamento de ultracongelados, congelados e
frescos, são obrigados a estar
munidos de registadores de temperatura, que antes de serem colocados ao
serviço e posteriormente, anualmente,
têm de ser sujeitos a verificações
metrológicas. Estando o LABET desde
o seu início ligado à certificação dos
equipamentos de transporte em
condições de temperatura controlada,
e como forma de facilitar a vida aos
seus clientes, oferecendo-lhes um
serviço único e multidisciplinar, era
uma obrigatoriedade incluir nas actividades deste laboratório a verificação
dos registadores de temperaturas,
pois desta forma um equipamento ao
deslocar-se às instalações do LABET,
para além de regularizar a sua situação perante o ATP tem a possibilidade
também de regularizar a verificação do
registador de temperatura.
Em relação aos registadores de temperatura, o laboratório oferece as
seguintes possibilidades:
Verificação em bancada no laboratório, em lotes ou individual
Verificação directa nos veículos,
nas instalações do LABET
Verificação directa nos veículos,
nas instalações do cliente
Verificação nas instalações do
cliente, em lotes ou individual
22
As verificações realizadas normalmente pelo LABET resumem-se na sua
maior parte a verificações realizadas
de acordo com a primeira e segunda
posições apresentadas anteriormente,
e principalmente a equipamento já
instalado ou a ser instalado em equipamentos de transporte.
Outras acividades
Todas as actividades desenvolvidas
pelo LABET sempre tiveram como
objectivo providenciar uma evolução
interna permanente, mas também
contribuir para a manutenção e
evolução da imagem do ISQ, tanto a
nível nacional como internacional.
Entre as actividades desenvolvidas pelo
LABET, pode-se destacar:
Construção e desenvolvimento de
equipamento para realização de
ensaios especiais nas vertentes
mecânicas e electrónicas
Desenvolvimento de software
específico para controlo de ensaios
e aquisição de dados
Adaptação de equipamento
Manutenção
Organização de reuniões e sessões
de esclarecimentos/formação,
tanto a nível nacional como internacional
Representação de Portugal no
WP.11 das Nações Unidas
O ISQ através do LABET é um dos
parceiros fundadores do cluster
Agro-alimentar do Centro
Participação
em
projectos
europeus de I&D (SAFERAIL, INTERRAIL)
O LABET a nível técnico apresenta uma
grande capacidade de autonomia para
o desenvolvimento e criação de equipamentos especiais, situação que é
muito importante dada a participação
constante em projectos europeus de
I&D, bem como para a realização de
ensaios especiais não standard, como
os ensaios para a ESA.
Tendo em conta o trabalho desenvolvido ao longo dos anos, e o seu reconhe-
cimento a nível internacional, o LABET
tem tido inúmeros pedidos para participar e organizar reuniões e seminários,
destacando-se as reuniões e sessões
de esclarecimento com a Direcção
Geral de Veterinária, as acções de formação no âmbito do ATP, os cursos de
formação para a GNR, com
Universidades, ISEG, Universidade
Lusíada, etc., com o Ministério
Espanhol da Industria e Turismo, que
regulamenta os transportes abrangidos pelo ATP, e também com os
responsáveis de assuntos ATP de
vários países.
Em termos de representações internacionais, pode-se destacar a presença
do LABET no CERTE do Instituto
Internacional do Frio como representante de Portugal para a área do ATP,
e no WP.11, sub grupo do
Departamento
de
Transportes
Terrestres das Nações Unidas, presidido desde 2005 pelo Director do
LABET. Este é responsável, a nível das
Nações Unidas, pela certificação ATP.
Conclusão
O LABET e a sua equipa, calma e paulatinamente com um grande sentido de
responsabilidade e humildade, mas
conhecedores das suas competências
e capacidades técnicas, são a demonstração de que Portugal pode vir a
desempenhar um papel muito importante e decisivo neste novo milénio. Ser
Portugueses, em nada nos diminui,
antes pelo contrário, temos uma herança histórica de descobertas feitas,
que devemos honrar e continuar. A
matemática e as leis físicas são iguais
para todos, se os outros conseguem,
também nós conseguimos.
Bibliografia
ATP, Acordo para transporte de produtos perecíveis e para os equipamentos
especiais a utilizar nesse transporte,
WP.11 - Inland Transport Committe Nações Unidas
Manual de Qualidade, ISQ-LABET
ATP
Telmo Nobre
Manter ou renovar?
Com um público consumidor cada vez
mais atento e exigente com a qualidade dos produtos alimentares
perecíveis, é cada vez maior a utilização de transportes isotérmicos especiais para movimentação destes produtos sob temperatura dirigida, vulgarmente designados por transportes
frigoríficos.
Como é óbvio, o recurso a estes transportes especiais, não só trás um custo
acrescido, como constituí mais uma
fonte de emissão de CO2 resultante da
queima directa de fuel. A grande
questão que se põe é, o que fazer para
minimizar estes custos? Qual é a vida
útil economicamente rentável de um
transporte deste tipo?
Num mundo cada vez mais globalizado,
os produtos alimentares que consumimos, deixaram na maioria das vezes de
ser produzidos localmente, podendo
ser oriundos de qualquer parte do
planeta. Isto só pode ser conseguido
graças a uma cada vez maior frota de
veículos especiais de transportes de
produtos perecíveis sob temperatura
dirigida, normalmente designados por
veículos refrigerados ou frigoríficos
que assim conseguem assegurar um
fluxo constante entre os vários centros
de produção e os vários centros de distribuição / consumo.
Portugal, dada a sua localização periférica, obriga a que quer os produtos
aqui produzidos e exportados, quer os
produtos importados, transportados
por via terrestre, tenham obrigatoriamente de atravessar a Estremadura
Ibérica, que é uma região de clima bastante quente, nomeadamente no período estival, com temperaturas na
ordem dos 35 ºC a 45 ºC.
O tipo, qualidade e certificação destes
veículos especiais de transportes internacionais de produtos perecíveis,
encontra-se perfeitamente definido e
enquadrado pela regulamentação ATP
emanada pelo WP.11 (Working Party
11) da Divisão de Transportes Terrestres das Nações Unidas, do qual
Portugal também é membro. No
entanto, um tema sempre controverso
e que nunca conseguiu reunir um consenso entre os vários membros do
WP.11, é o de se saber afinal qual a
vida económica útil de um transporte
destes, tendo em conta o consumo de
fuel e a emissão de CO2!
Escolha do equipamento
de transporte
O ATP, emanado pelo WP.11 da
Divisão de Transportes Terrestres das
Nações Unidas e regulamenta o transporte de produtos perecíveis sob temperatura dirigida e os equipamentos
especiais para o seu transporte, subscrito por 45 países, incluindo Portugal. Na maioria dos países Europeus foi
também adoptado, com ou sem pequenas modificações, como regulamentação a aplicar também ao nível dos
transportes nacionais (em Portugal
aguarda-se desde há vários anos pela
adopção do ATP a nível nacional).
Um veículo / caixa especial para transporte deste tipo de produtos, terá de
entre outras características, possuir
um coeficiente global de transmissão
de calor [K] de acordo com a Tabela 1.
Vejamos em termos práticos o significado deste valor K. Imaginemos que o
veículo em causa é um semi-reboque
que tem uma superfície total média
(paredes laterais, frontal, traseira,
chão e tecto) de 150 m2. Se este semireboque efectuar transportes de produtos a 0 ºC e considerarmos que a
temperatura média exterior é de 25
ºC, a potência dissipada através das
paredes, e que terá de ser reposta
pelo grupo de frio, é a descrita na
tabela 2 e para vários valores de K.
Nesta tabela podemos ainda ver o consumo em litros de gasóleo e o seu
custo em euros, bem como o total de
emissões de CO2. Não nos podemos
esquecer que estes transportes,
mesmo durante os períodos de paragem para descanso do motorista, têm
de manter sempre o seu equipamento
de frio activo, para que se possa continuamente manter a temperatura e
assim assegurar a correcta conservação dos produtos transportados.
Facilmente se pode verificar, como é
lógico, que uma caixa isotérmica com
um valor de K = 0,6 w/m2 ºC consumirá o dobro da energia de uma outra com um valor de K = 0,3 w/m2 ºC,
isto para as mesmas condições de
temperaturas interiores e exteriores.
23
T & Q 68/69
Introdução
Tabela 1
K [w/m2 ºC]
K  0,40
0,40 < K  0,70
K > 0,70
Classe
Temperatura [ºC]
 - 20
Isotérmico Reforçado
Produtos congelados ou frescos
0
Isotérmico Normal
Aplicação
Produtos frescos
Não pode ser aprovado
Não pode transportar produtos perecíveis
Tabela 2
K [w / m2 ºC]
Potência [w]
Ti = 0 ºC, Te = 25 ºC
Valores / ano (base 300 dias de trabalho)
Consumo
Gasóleo [L]
Euros*
Emissão
CO2 [Kg]
10.854
0,30
1.125
4.050
4.941
0,40
1.500
5.400
6.588
14.472
0,50
1.875
6.750
8.235
18.090
0,60
2.250
8.100
9.882
21.708
* Foi considerado o preço médio do gasóleo na Zona Euro em Maio de 2010 €1,22 / L
Envelhecimento do isolamento
Para além da escolha do equipamento
inicial (valor de K inicial) há ainda outro
factor extremamente importante,
muita vezes desconhecido pela maioria
dos utilizadores destes tipo de equipamentos, e que pode elevar de forma
verdadeiramente alarmante os custos
de exploração destes equipamentos ou
mesmo vir a inviabilizar a sua rentabilidade. Este factor é a qualidade de
construção e a qualidade dos materiais utilizados, muito em particular, a
qualidade dos painéis isolantes utilizados, na sua maioria em poliuretano.
Estudos efectuados em diversos laboratórios de certificação ATP europeus,
incluindo o LABET (Figura 1), vieram
confirmar que durante as décadas de
80 e inícios de 90, o envelhecimento
de caixas isotérmicas utilizadas nos
transportes rodoviários de produtos
perecíveis, tinha ao longo de 12 anos
um valor médio de 6% / ano.
Este aparente paradoxo, em que
actualmente com a utilização de novas
tecnologias, materiais e métodos de
construção se deveriam obter produtos finais de melhor qualidade e não de
pior, foi após uma análise mais detalhada dos dados recolhidos, justificado
pelas seguintes razões:
A substituição das antigas
espumas de poliuretano fabricadas
com gases expansores à base de
CFC (gases compostos por moléculas de grandes dimensões), por
novas espumas de poliuretano
expandidas com gases "verdes"
isentos de CFC, gases com moléculas de menor dimensão e que mais
facilmente conseguem sair dos
seus alvéolos sendo substituídos
por ar, fazendo com que estas
T & Q 68/69
Actualmente, e também de acordo
com estudos efectuados pelo LABET
ao longo da última década, ficou
demonstrado, como alguns laboratórios de certificação ATP já suspeitavam, que a taxa de envelhecimento das caixas isotérmicas, tem vindo
sistematicamente a aumentar nas
construídas mais recentemente.
Nos estudos efectuados em caixas
construídas da última metade da década de 90, verifica-se uma taxa de envelhecimento média ao longo de 12 anos
na ordem dos 9 % / ano.
24
Figura 1
novas espumas se encontrem por
isso sujeitas a um mais rápido
envelhecimento
Por outro lado e a nível europeu, as
grandes lutas comerciais pela conquista do monopólio deste mercado de construção de caixas isotérmicas tem levado, numa tentativa
de fazer baixar preços, à construção destas caixas com recursos a materiais de menor custo /
qualidade a grandes produções em
série
Um dos dados interessantes deste
estudo que veio confirmar precisamente esta situação, foi a comparação, entre os resultados obtidos por
duas conhecidas empresas europeias
de construção destes equipamentos
isotérmicos.
Uma delas, que sempre se pautou pela
defesa da elevada qualidade dos seus
produtos, continua, mesmo com a
novas espumas de poliuretano, a apresentar equipamentos com taxas de
envelhecimento médio em 12 anos na
ordem dos 5 % a 6 % / ano. A outra,
cuja única meta é a tentativa de
monopolização do mercado europeu
com a produção de equipamentos de
menor custo, apresenta envelhecimentos médios em 12 anos na ordem dos
10% a 12%.
Vamos demonstrar os diferentes
cenários que podemos obter com dois
exemplos de veículos isotérmicos idênticos, semi-reboques semelhantes,
mas com construção de diferente qualidade.
No primeiro caso, veículo com K inicial
= 0,30 w/m2 ºC e envelhecimento 5 %
/ ano, verifica-se que ao fim de 6 anos,
prazo de validade do certificado inicial,
mantém ainda um valor de K igual a
0,39 w/m2 ºC, inferior ao limite de
0,40 w/m2 ºC, o que lhe permite uma
renovação na mesma classe de veículo
isotérmico reforçado, podendo por
isso continuar a transportar produtos
congelados.
No segundo exemplo a situação é totalmente diferente, pois ao fim dos 6
anos o valor de K já atinge os 0,70
w/m2 ºC, o que não permite a renovação deste veículo na mesma classe
isotérmica reforçada, obrigando à sua
desclassificação para a classe isotérmica normal e que só lhe permite o
transporte de produtos frescos.
um custo da ordem dos € 75.000,
basta ver na Tabela 3 que só no sexto
ano de exploração podemos estar a
gastar em combustível, por uma escolha deficiente, cerca de € 34.000 mais
do que seria necessário (76.935 42.998), representando este gasto
adicional metade do custo de um
equipamento novo!
Se esta situação já por si é desastrosa,
podendo mesmo vir a inviabilizar todo o
investimento, tornando o negócio
insustentável, se atendermos aos consumos adicionais de combustível para
colmatar a falta de qualidade e perdas
de energia através da caixa, verifica-se
por exemplo que no segundo caso, e
apenas ao fim de 6 anos já se gasta,
quase tanto em combustível (€ 72.324
/ ano) do que no primeiro caso ao fim
dos 12 anos (€ 77.935), então, temos
uma verdadeira dimensão dos elevados e incomportáveis gastos que
podem ser ocasionados por uma escolha de um equipamento de baixo custo
inicial, mas de qualidade menos garantida.
Emissões de CO2
Para além destes custos directos de
exploração dos equipamentos de
transportes isotérmicos frigoríficos,
existe ainda outro factor menos visível
e muitas vezes escamoteado, mas de
extrema importância na conjuntura
actual - o aumento das emissões de
CO2.
Em condições de funcionamento normal, um motor diesel emite 2,68 Kg
CO2 / l de combustível. Assim, à medida que a capacidade de isolamento da
caixa vai diminuindo devido ao seu
envelhecimento, o grupo de frio vai ter
de trabalhar cada vez mais minutos
por hora para conseguir manter a
mesma temperatura no interior da
caixa e assim compensar este acréscimo de perdas, acarretando uma maior
emissão de CO2.
Considerando que um semi-reboque
novo totalmente equipado com caixa
isotérmica e grupo de frio, poderá ter
Tabela 3
K
Box
Engine
Losses
w / m2 ºC
w
0
0,30
2.250
6.063
22
-25,0
19.560
0
19.560
42.968
0
42.968
3
0,35
2.590
5.881
26
-25,0
28.361
877
29.238
49.457
1.529
50.987
59.522
Year
Working
Inside
Exploitation Costs
CO2 Emissions
Capacity
Time
Temp.
Box
Engine
Total
Box
Engine
Total
w
min / h
ºC
€ / year
€ / year
€ / year
Kg / year
Kg / year
Kg / year
Envelhecimento da caixa 5 % / ano, perca de eficiência do grupo de frio 1 % / ano, Te = 25 ºC
6
0,39
2.930
5.699
31
-25,0
40.420
2.578
42.998
55.954
3.568
9
0,43
3.258
5.518
35
-25,0
56.617
5.586
62.203
62.217
6.138
68.356
12
0,47
3.560
5.338
40
-25,0
77.935
10.578
88.513
67.986
9.228
77.214
0
0,40
3.000
6.063
30
-25,0
26.080
0
26.080
57.291
0
57.291
3
0,53
3.982
5.881
41
-25,0
43.609
1.349
44.958
76.047
2.352
78.398
Envelhecimento da caixa 10 % / ano, perca de eficiência do grupo de frio 1 % / ano, Te = 25 ºC
6
0,70
5.243
5.699
55
-25,0
72.324
4.612
76.935
100.118
6.384
106.502
9
0,91
6.846
5.518
74
-21,0
105.356
0
105.356
115.776
0
115.776
12
1,18
8.865
5.338
100
-15,8
132.718
0
132.718
115.776
0
115.776
Perca de eficiência do sistema de produção de frio = 1 % / ano
Consumo do equipamento de frio = 6 l/h
Preço do combustível no ano 0 = € 1,22 / l
(valor médio da zona euro em Maio de 2010)
Taxa de crescimento do preço combustível = 8 % / ano
(valor médio verificado na zona euro nos últimos 6 anos)
T & Q 68/69
Dados iniciais:
Área total média da caixa isotérmica de cada semi-reboque = 150 m2
Temperatura média exterior ao longo de um ano = 25 ºC
Temperatura interior dos produtos transportados = -25 ºC
Qualidade do isolamento K1 = 0,30 w/m2 ºC
envelhecimento médio em 12 anos = 5 % / ano
Qualidade do isolamento K2 = 0,40 w/m2 ºC
envelhecimento médio em 12 anos = 10 % / ano
25
Como se pode verificar na Tabela 3, ao
fim de 6 anos e apenas para compensar as perdas através das caixas aí
analisadas, poderão ser emitidas
100.118 Kg/ano de CO2 numa caixa
de menor qualidade, em vez de 42.998
Kg/ ano correspondente a uma caixa
de boa qualidade.
Comprar veículos usados
importados? Não
Tem sido uma prática corrente nos
países mais desenvolvidos da Europa,
como França e Alemanha, a renovação
das frotas de veículos de transporte de
produtos perecíveis ao fim dos
primeiros 5 a 6 anos de utilização, tentando exportar esta "sucata" para
outros
países,
nomeadamente
Portugal.
T & Q 68/69
O comprador destes equipamentos
importados em segunda mão e com 5
ou 6 anos de idade, ao poupar cerca
de €15.000 a €30.000 na sua
aquisição, comparativamente ao preço
de um veículo novo (semi-reboque),
pensa ter efectuado o grande negócio
da sua vida!
Erro total e muitas vezes fatal. Estes
veículos na sua grande maioria vendidos com o certificado ATP válido ainda
por alguns meses, rapidamente o
verão caducar, obrigando o veículo a
ser reinspeccionado para efeitos de
renovação deste certificado. E aí
começa o drama e por vezes o fim do
negócio. Na sua grande maioria estes
veículos irão ser desclassificados, ou
seja, um veículo que em novo permitia
transportar produtos congelados, a
sempre cobiçada classe FRC, devido
ao envelhecimento da caixa isotérmica
irá ser reclassificado para FNA, que
apenas lhe permite transportar produtos frescos acima dos 0ºC. Mesmo
que esta desclassificação não seja de
todo impeditiva do funcionamento do
negócio, há sempre que ter em
atenção, e por tudo o que atrás foi
demonstrado, que o consumo de combustível para compensação da má qualidade do isolamento irá ser sempre
substancialmente superior à de um
veículo novo, o que irá reduzir as margens de lucro ou mesmo tornar o
negócio não rentável. Por isso à pergunta comprar veículos importados
26
em 2ª mão? A resposta é: Não obrigado.
Conclusão
Este verdadeiro problema económico é
ainda muito mais grave do que
aparenta ser, pois não só vai favorecer
e prejudicar respectivamente quem
exporta esta "sucata" e quem a importa, como ainda acaba a médio prazo
por afectar favoravelmente e desfavoravelmente as economias dos respectivos países exportadores e importadores.
Países exportadores destes equipamentos usados, vêem-se livres de
equipamentos não rentáveis e de
abate oneroso. Não esquecer que
estas espumas de poliuretano não
são recicláveis, sendo necessário
pagar para se efectuar o seu abate.
Os países importadores recebem
equipamentos não rentáveis vendose a curto prazo a ter ainda de
pagar para efectuar o seu abate.
Países que exportam estes equipamentos usados, mantêm uma frota
sempre renovada com melhores
índices de exploração e melhor qualidade. Países importadores acabam por ficar com uma frota envelhecida, com gastos de exploração
elevados e qualidade deficiente.
Países que renovam as suas frotas
mantêm activa toda uma indústria
de fabricação e montagem deste
tipo de equipamentos e acessórios
(espumas
isolantes,
painéis
isolantes, borrachas isolantes,
acessórios para portas, postigos,
grupos de produção de frio, etc.
etc.). Países importadores destes
equipamentos estão a contribuir
para uma extinção de toda uma
indústria.
Países que exportam estes veículos
usados transferem para terceiros
o ónus do abate e destruição
destes veículos, constituídos por
materiais poluentes não recicláveis.
Países importadores desta "sucata" ficam com o ónus do seu abate.
Países que exportam estes veículos
usados estão a contribuir de uma
forma positiva para a redução das
suas emissões de CO2: Países que
os importam, estão contrariamente a aumentar as suas emissões de CO2.
Não é pois por mero acaso que países
europeus como França ou Alemanha
são os líderes de mercado deste tipo
de produtos, possuindo industrias
fortes e competitivas que impõem os
seus produtos, por vezes de fraca qualidade, mas a preços cada vez mais
competitivos, fomentando uma crise
cada vez mais acentuada neste sector
industrial de mercado dos países
menos desenvolvidos, como Portugal.
Não é por acaso que nestes países
mais desenvolvidos existem incentivos
por parte dos respectivos governos
para que se renovem as frotas e se
exporte a "sucata" para outros. Não é
por acaso que as coisas acontecem.
Há que reagir, há que aconselhar os
nossos transportadores, há que lhes
demonstrar como conseguir efectuar
transportes de produtos perecíveis de
qualidade e de forma rentável, há que
restringir fortemente a entrada desenfreada do "lixo" que os outros já não
querem e que são verdadeiros sorvedouros de gasóleo e emissores de
CO2.
Há que criar incentivos para a renovação das nossas frotas com equipamentos novos dando um novo impulso por
forma a salvar o que ainda resta desta
indústria no nosso país.
Bibliografia
Roger McCaldin, A Comparison of CO2
Emissions for Various Types of Road
Transports, Refrigeration Units, Future
Energy Solutions
ATP, Acordo para transporte de produtos
perecíveis e para os equipamentos especiais a utilizar nesse transporte, WP.11 Inland Transport Committe - Nações
Unidas
Actas de Ensaio, Determinação de coeficiente global de transmissão de calor, ISQLABET
Telmo Nobre, Aging factors, IIR Meeting,
Estónia 2004
Telmo Nobre, Tecnologia e Qualidade nº
48
Telmo Nobre, Fuel consumption Simulator,
WP.11 - Nações Unidas 2006
TERMOGRAFIA
Rui Braz
SAFERAIL - Projecto FP7 (UE)
wikipedia
Desenvolvimento de Sistema Inovador para Inspecção de Bogies Ferroviários
T & Q 68/69
Actualmente, as vias ferroviárias
Europeias apresentam um volume de
tráfego crescente, com veículos ferroviários viajando a altas velocidades e
transportando um maior número de
passageiros e cargas axiais maiores
do que no passado. A combinação
destes dois factores veio aumentar
consideravelmente as cargas sobre as
infra-estruturas existentes, conduzindo
a um aumento das necessidades de
inspecção e manutenção de equipamentos ferroviários. Os desafios que a
indústria ferroviária enfrenta são os
seguintes: a melhoria da segurança
nos sistemas ferroviários dos países
da União Europeia; o desenvolvimento
de novas vias ferroviárias para suportar o crescimento contínuo das necessidades associadas a estas vias de
comunicação; e a contribuição para o
desenvolvimento de uma rede ferroviária mais sustentável, na vertente
ambiental e financeira, com vista a um
28
desenvolvimento tecnológico eficiente.
Introdução
Para uma maior eficiência na segurança em viagens ferroviárias, a indústria ferroviária adoptou uma politica
pró-activa de manutenção de bogies,
combinando monitorização na própria
linha e inspecção nos processos de
produção e manutenção. Ao minimizar
as falhas/defeitos nos bogies e reduzir
os tempos de manutenção, contribuirse-á para uma redução de custos de
manutenção, o que, por conseguinte,
levará a um benefício directo para os
operadores de veículos e infra-estruturas ferroviárias, tanto urbanas como
interurbanas.
O projecto SAFERAIL tem como objectivo dar resposta a este problema.
Através do desenvolvimento de um
novo sistema de inspecção instalado
na linha para uma monitorização detalhada e fiável do estado de condição
dos bogies em serviço, e desenvolvimento de uma poderosa ferramenta
de inspecção por técnicas de ensaio
não destrutivo, combinando ultra-sons
e sensores de medição de campos
magnéticos de corrente alterna, para
um rápida e mais precisa inspecção de
bogies nos processos de produção e
de manutenção.
O projecto visa melhorar as potencialidades das técnicas existentes de monitorização na própria linha, através da
utilização de um sistema integrado
instalado no carril, que combinará as
técnicas de análise de vibrações, emissões acústicas e termografia. Cada
uma destas técnicas complementa a
outra, contribuindo para uma maior
versatilidade do sistema integrado
instalado na linha. Os três módulos de
monitorização vão estar em comunicação através de software de análise
automatizada dos resultados obtidos.
O sistema integrado permitirá a ligação à rede de comunicação do respectivo operador ferroviário, providenciando a informação referente à passagem
do conjunto (comboio), enviando-a para
os técnicos e engenheiros responsáveis pelo controlo do tráfego, e a
manutenção dos equipamentos em circulação.
O LABET no SAFERAIL
O Laboratório de Ensaios Termodinâmicos (LABET), como líder, tem uma
importante contribuição no módulo de
termografia, que consiste no desenvolvimento de um protótipo eficaz na
detecção de problemas que ocorram
em rodas e eixos, defeitos nos mecanismos de travagem e sobreaquecimen-
Figura 1 - Conjunto Eixo, Roda e Rolamento
Figura 2 - Esfoliação de uma roda
to de rolamentos.
O módulo irá incorporar uma matriz de
pirómetros que será instalada no carril, e que será capaz de detectar variações de temperatura na superfície do
conjunto de rodados durante a passagem do veículo a alta velocidade. A
existência de defeitos nos rodados ou
no sistema de travagem, e o sobreaquecimento dos rolamentos devido a
lubrificação insuficiente, poderá ser
detectado devido ao aumento de temperatura provocado por estes defeitos.
A severidade dos defeitos será avaliada qualitativamente através da análise
do incremento de temperatura registado em particular para cada área em
estudo. Uma vez que a inspecção será
efectuada ao veículo com este em
movimento, o referido módulo deverá
ser capaz de efectuar registos em
comboios de alta velocidade.
O LABET tem vindo a realizar vários
29
T & Q 68/69
Uma implementação bem sucedida
dos sistemas desenvolvidos no projecto SAFERAIL permitirá eliminar praticamente a probabilidade de ocorrência
de falhas e descarrilamentos causados por esses defeitos/anomalias,
assim como minimizar os danos causados às infra-estruturas ferroviárias e
veículos devido a lisos, cavidades e
esfoliação (problemas mais comuns
que ocorrem nos rodados de veículos
ferroviários).
tivo através de algoritmos de análise
mais rigorosos, permitindo deste
modo avaliar com mais detalhe as temperaturas registadas).
Figura 3* - Imagem termográfica
geral das rodas de um comboio
recém-chegado à estação
Figura 4* - Imagem termográfica
pormenorizada de uma roda
testes em laboratório, com o intuito de
estudar a precisão e o tempo de
resposta dos sensores de medição de
temperatura
por
infravermelho
(pirómetros). Os ensaios realizados
foram efectuados com base no esquema de aplicação descrito na figura 2.
A velocidade do comboio é medida
uma vez. As rodas são monitorizadas
individualmente e os dados são
armazenados separadamente. De
modo a optimizar o sistema, o segundo
sensor de impulso será também utilizado para dar início à aquisição de dados
pela matriz de pirómetros. Esta informação irá depender de três parâmetros:
O grupo é constituído por uma matriz
de pirómetros, hardware para processamento analógico do sinal proveniente dos sensores, passando por um
interface de aquisição e processamento de sinal da National InstrumentsTM
(NI), composto por um conjunto de
módulos com velocidade de aquisição
de 100k, amostras/S/ch, um módulo
de entradas e saídas digitais, um controlador FPGA e uma Unidade de
Processamento de Tempo-Real. Esta
última, permite entre outras potencialidades, o armazenamento da informação recolhida e o acesso remoto
como WebServer.
O módulo I/O digital de alta velocidade,
que está sincronizado no tempo com
os restantes módulos, permitirá medir
a velocidade de deslocação do veículo,
assim como o impulso, que dará informação de início e fim de recolha de
dados à passagem de cada roda. Com
base na velocidade de deslocação o
software permitirá avaliar o número de
amostras a recolher, aumentando ou
diminuindo a frequência de aquisição
de acordo com a velocidade do veículo.
A investigação e o desenvolvimento
deste sistema decorrerão até ao final
do projecto de modo a obter a optimização do mesmo, tornando o sistema válido e fiável para implementação futura.
* Imagens gentilmente cedidas pela EMEF, S.A.
O início de aquisição de dados,
deverá ocorrer depois de um atraso definido de acordo com o impulso do segundo sensor e a distância
a que matriz de pirómetros se
encontra deste
O número de amostras por varrimento, é uma constante definida
pelo utilizador
A velocidade instantânea do comboio, irá definir a frequência de
amostragem. Quanto mais rápido
se desloca o comboio, maior será a
frequência de amostragem
Os dados recolhidos são armazenados
num ficheiro específico e processados
em duas etapas: no modo "Online” (o
qual permite avaliar de um modo geral
a informação que está a ser simultaneamente recolhida e armazenada, e
verificar se existe alguma alteração
que justifique ser lançada nesse
mesmo instante), e o modo "Off-line" (o
qual processa a informação já
armazenada de um modo mais exaus-
Conclusão
Este projecto foi oficialmente lançado
em Outubro de 2008 no Reino Unido
pelo TWI, Ltd. (coordenador do projecto). O sucesso geral dos sistemas
desenvolvidos no âmbito do projecto
SAFERAIL, onde destacamos a participação das áreas operacionais do ISQ;
Direcção de I&D; Direcção de Controlo
Não Destrutivo (CND); e Laboratório
de Ensaios Termodinâmicos (LABET),
proporcionará à indústria ferroviária
várias vantagens técnicas e tecnológicas, antecipando a fiabilidade das
unidades em serviço e contribuindo
para a optimização dos custos operacionais. Distinguimos a participação da
EMEF, S.A., como utilizador final do sistema em desenvolvimento, bem como
a interacção com os parceiros envolvidos na realização de ensaios ao longo
projecto.
Os parceiros envolvidos acreditam que
a comercialização da tecnologia
SAFERAIL poderá ser implementada
pouco tempo após a conclusão do projecto em Setembro de 2011.
Acompanhe o projecto em
www.saferail.net
Referências
T & Q 68/69
Portugal, EMEF, SA-Empresa de
Manutenção
de
Equipamento
Ferroviário, SA, 2010.
Proposta SAFERAIL - FP7-SST-2007RTD-1
Figura 5 - Estrutura do grupo de aquisição de sinal
30
National Instruments Corporation http://www.ni.com/labview/
TERMOGRAFIA
Rui Braz
INTERAIL – Projecto FP7 (UE)
bigfoto.com
Desenvolvimento de um Sistema Inovador Integrado de Avaliação da Integridade Estrutural de Linhas Ferroviárias
Uma grande percentagem dos acidentes registados nas infra-estruturas ferroviárias,
deve-se a problemas existentes nos carris. O contínuo aumento do tráfego ferroviário,
das cargas axiais e das velocidades de circulação, poderá conduzir a problemas catastróficos da linha férrea, tais como descarrilamentos, baixas humanas, graves problemas na rede ferroviária, custos desnecessários e a perda de confiança por parte
do público no transporte ferroviário, como o sucedido em Hatfield, Reino Unido, em
Outubro de 2000.
A indústria ferroviária tem uma forte
contribuição no que respeita ao desenvolvimento económico dos países da
união europeia. Recentemente, a
indústria ferroviária europeia tem
demonstrado sinais de recuperação,
após um longo período de declínio. Os
avanços tecnológicos no projecto e
construção de comboios levaram ao
desenvolvimento de veículos ferroviários mais rápidos, mais eficientes
e mais confortáveis, tornando o transporte ferroviário uma opção mais
atractiva para os passageiros em comparação com outros meios de transporte. Actualmente, as vias ferroviárias
europeias apresentam um volume de
tráfego crescente, com veículos ferroviários viajando a altas velocidades e
transportando um maior número de
passageiros e cargas axiais maiores
do que no passado.
A combinação destes dois factores
veio aumentar consideravelmente as
cargas sobre as infra-estruturas existentes, conduzindo a um aumento das
necessidades de inspecção e
manutenção das linhas ferroviárias. Os
custos associados à inspecção e
manutenção têm aumentado nos últimos anos, não tendo no entanto, contribuído para uma melhoria da segurança na indústria ferroviária, conforme registado.
O projecto INTERAIL, sob a coordenação do ISQ, pretende eliminar os
problemas existentes na rede ferroviária, desenvolvendo e implementando um sistema integrado de alta
velocidade para uma rápida e fiável
inspecção de carris.
O sistema de alta velocidade será complementado pela implementação de
um equipamento inovador de teste
semi-automático, que será aplicado na
verificação e avaliação localizada de
defeitos detectados no decorrer de
uma inspecção realizada a alta velocidade.
Durante os últimos anos, as empresas
de infra-estruturas ferroviárias têm
demonstrado um forte interesse no
apoio ao desenvolvimento de novas
técnicas de inspecção de alta velocidade para uma avaliação fiável e precisa dos carris, de modo a melhorar a
eficiência na manutenção preventiva e
reduzir a necessidade de recorrer à
manutenção curativa.
A Comissão Europeia definiu novas
metas de segurança e procedimentos
mais detalhados e rigorosos para a
indústria ferroviária, como parte de um
plano de integração e reforma, no
31
T & Q 68/69
Introdução
National Member State Rail Network,
numa única rede Pan-europeia. Os
aspectos de segurança nos transportes ferroviários têm sido particularmente destacados pela UE, com vista a
aumentar a confiança do público na utilização destes meios de transporte.
O sucesso na implementação deste
plano de reforma para a indústria ferroviária irá possibilitar significativos
benefícios económicos e ambientais
em prol da sociedade. O projecto
INTERAIL vai ao encontro do esforço
que tem vindo a ser realizado pela
indústria ferroviária na obtenção de
uma rede ferroviária mais moderna e
na definição de novas normas de segurança, desenvolvendo novas metodologias na inspecção e na avaliação dos
carris.
Objectivos
O Consórcio INTERAIL está a trabalhar
no desenvolvimento, implementação e
integração de inspecções a alta velocidade, baseado num sistema modular,
que possibilitará uma mais rápida e
fiável inspecção dos carris com velocidades até 320 km/h, dependendo do
modo de inspecção utilizado. O sistema
desenvolvido no projecto INTERAIL
combinará a utilização de inspecção de
visão automatizado, com sensores de
medição de campos magnéticos de
corrente alterna (ACFM) e com ultrasons, instalado num veículo de alta
velocidade.
T & Q 68/69
Cada módulo dará informação de
aspectos diferentes do estado de
condição do carril. Por exemplo, o
módulo de inspecção visual automatizada, disponibiliza informação referente
aos níveis de corrosão, desgaste no
perfil do carril, danos de fadiga na
superfície de rolamento do carril,
ausência de parafusos nas travessas,
desvios significativos da bitola, travessas defeituosas, entre outros problemas.
A integração dos três modos de
inspecção possibilitará a avaliação
geral do estado de condição do carril
de uma só passagem, resultando numa
redução significativa do tempo de
inspecção, quando comparado com os
32
actuais sistemas de ensaios não
destrutivos de alta velocidade.
Para além disso, a análise e fusão da
informação obtida através dos diferentes modos de inspecção minimizará a
indicação de falsos positivos, que contribuirá para uma redução tanto no
tempo, como nos custos de inspecção,
assim como nos recursos aplicados,
optimizando e garantindo o bom estado
de operação das linhas ferroviárias. A
figura 1 representa esquematicamente o sistema de inspecção INTERAIL.
O sistema de alta velocidade INTERAIL
vai ser complementado através do
desenvolvimento de verificações de
erro e avaliações técnicas, que também poderão ser aplicadas às
inspecções de soldaduras, agulhas e
cróssimas, que são particularmente
difíceis de inspeccionar com o equipamento existente, devido às limitações
técnicas envolvidas. O consórcio desen-
volverá três técnicas diferentes para
este propósito, incluindo ACFM na
determinação e identificação de
defeitos superficiais (fissuras) no carril,
ultra-sons (phased array) na detecção
e avaliação dos defeitos internos e
análise de vibrações na inspecção de
soldaduras, agulhas e cróssimas. A
figura 2 representa esquematicamente o conceito de inspecção INTERAIL.
Principais Tarefas
(Workpackages)
O projecto INTERRAIL engloba cinco
grupos de tarefas principais:
Workpackage A
Definição de amostras e especificação
dos sistemas. Nesta tarefa o consórcio
irá recolher e analisar a informação
com base na literatura existente,
empresas de infra-estruturas ferroviárias, prestadores de serviços de
inspecção em linhas ferroviárias,
Figura 1 - Sistema de inspecção de alta velocidade INTERAIL
Figura 2 - Conceito esquemático da plataforma INTERAIL
empresas de manutenção e fabricantes de carris, de modo a avaliar detalhadamente as deficiências que estão
associadas aos procedimentos de
inspecção e manutenção de carris e
os seus efeitos na rede de transporte
Europeia.
Workpackage B
Sistema de inspecção de alta velocidade inovador. Esta tarefa consiste
num sistema de inspecção integrado
combinando três módulos baseados
em três diferentes tecnologias de
ensaios não destrutivos: ACFM, ultrasons e visão automatizada.
Workpackage C
Desenvolvimento do subsistema de
GPS, ajuste do posicionamento dos
sensores e de marcação de defeitos.
Workpackage D
Técnicas manuais de inspecção e verificação de defeitos.
Desenvolvimento de um equipamento
especial para a verificação e avaliação
dos defeitos detectados pelo sistema
de alta velocidade nos carris.
Workpackage E
Integração e validação. A integração
dos resultados obtidos nas tarefas B e
C será convertida num único sistema
de inspecção de alta velocidade. As
técnicas de validação e de verificação
dos defeitos serão a base para a avaliação do funcionamento do sistema.
O LABET no INTERAIL
O Laboratório de Ensaios Termodinâmicos (LABET) participará na tare-
fa B1 – Desenvolvimento do Módulo de
Visão Automatizada que se encontra
enquadrado no WP B o qual será liderado pela Tecnogamma Spa. (Grupo
Mer Mec). Esta tarefa será utilizada
para detectar defeitos superficiais no
carril, incluindo desgaste, irregularidades no perfil do carril, corrosão, fissuras superficiais, parafusos em falta,
ausência de balastro, destemperamento. O Consórcio INTERAIL irá
desenvolver um módulo de visão
automatizado baseado na utilização
combinada de lasers e câmaras digitais de alta resolução capazes de operar a altas velocidades. A velocidade de
operação do módulo de visão irá
depender das especificações a inspeccionar no carril.
Por exemplo, se o módulo é apenas
aplicado na avaliação do perfil do carril,
na percentagem de desgaste e na presença de corrosão, então a velocidade
de inspecção poderá ir até aos
320km/h. No entanto, se for
necessário uma inspecção mais detalhada das características do carril, tal
como fissuras, a velocidade de
inspecção deverá ser reduzida até
30km/h, se for necessário processamento em tempo real. Contudo, sendo
possível realizar pós processamento
dos dados, a velocidade do sistema
pode ser significativamente mais alta
(>100km/h).
Para inspecções realizadas a velocidades superiores a 100km/h, o módulo de visão será principalmente usado
para avaliar o perfil do carril, percentagem de desgaste no topo do carril,
presença de corrosão, falta de balas-
tro e falta de parafusos. A baixas
velocidades o módulo será usado para
inspeccionar danos de fadiga na superfície de rolamento do carril e defeitos
causados por travagens bruscas. O
módulo de visão irá utilizar um
odómetro para controlar a velocidade
de captura de imagem. O odómetro irá
permitir recolher informação no que
se refere à distância e sentido da
deslocação e, também, controlar a
operação das câmaras digitais.
Conclusão
Este projecto foi oficialmente lançado
em Outubro de 2009, em Lisboa, pelo
Instituto de Soldadura e Qualidade
(ISQ), sendo a Área de I&D responsável pela coordenação do projecto, com
o envolvimento das áreas operacionais
do ISQ; LABET – Laboratório de
Ensaios Termodinâmicos e CND –
Controlo Não Destrutivo. O projecto
conta ainda com a participação da
REFER E.P., como utilizador final do sistema em desenvolvimento, e com um
grupo de 11 parceiros europeus . O
sucesso da implementação do
Sistema de Inspecção INTERAIL dará
oportunidade aos gerentes das infraestruturas ferroviárias Europeias de
harmonizar os procedimentos de
inspecção e possibilitará a concretização do conceito de uma rede ferroviária Europeia. O INTERAIL deverá
estar concluído em Setembro de
2012 com a demonstração da tecnologia de inspecção desenvolvida
pelos membros do consórcio no operador nacional, representado pela REFER
E.P..
Mais informação em
www.interailproject.eu
Bibliografia
Proposta INTERAIL – FP7-SST-2008RTD-1.
Figura 3 - Representação gráfica do modulo de visão automatizada: para a quantificação de desgaste e irregularidades no perfil do carril (esq.); para a detecção
de defeitos superficiais e corrosão no carril (dir.)
Railway Strategies Magazine –
Janeiro 2010.
33
T & Q 68/69
Sistema de detecção de defeitos
superficiais nos carris – MER MEC,
www.mermec.com.
TERMOGRAFIA
Telmo Nobre
Reentrada
Outubro de 2012 - Após ter sido
colocada a uma altitude de 479 Km
pelo lançador Vega, a nave IXV, inicia a sua manobra de reentrada.
Ao atingir uma altitude de 120 Km,
ainda fora da mesosfera terrestre,
e com uma velocidade de 26.800
Km/h a nave estabiliza-se com um o
ângulo de ataque de 40º.
Os sensíveis instrumentos do IXV
começaram a detectar o impacto
de algumas moléculas de gases
atmosféricos. Gradualmente, estes
impactos vão crescendo em quantidade, as forças de desaceleração
começam a ser francamente
notórias e a temperatura do casco
começou a aumentar.
T & Q 68/69
A cerca de 90 km de altitude o IXV
penetra na temida mesosfera. Aqui,
a densidade dos gases atmosféricos já é suficiente para começar a
absorver a incrível energia cinética
do IXV. É apenas um simples mecanismo de transformação de energia,
energia cinética em energia térmica. Mas as quantidades de energia
são de tal maneira elevadas, que a
sua transformação em energia térmica, vai transformar o IXV num
verdadeiro archote.
Nos bordos de ataque atingem-se
temperaturas da ordem dos 2.500
ºC ficando as zonas mais frias a
cerca de 1.000 ºC. Qualquer erro
nos ângulos de ataque ou falha nos
revestimentos térmicos do IXV, fálo-ão pura e simplesmente desintegrar-se.
34
Em 2008 o LABET empreendeu as medidas necessárias para diversificar e
internacionalizar as suas actividades, tendo em colaboração com o ISQ
Internacional, efectuado algumas reuniões com a European Space Agency
(ESA) - European Space Research and Technology Centre (ESTEC).
Esta encontrava-se a preparar o lançamento do programa para a construção
do novo vaivém espacial europeu (IXV) encontrando-se em fase de selecção
das empresas concorrentes. De imediato foram encetadas conversações
com o prime contractor deste projecto Thales Alenia Space, tendo o ISQ oferecido a sua disponibilidade e vontade de vir a efectuar alguns dos ensaios no
âmbito deste programa.
Destas reuniões resultou um desafio: Façam-nos 50 testes de simulação de
lift off e reentrada na atmosfera para analisarmos o comportamento de
alguns materiais refractários.
Este foi de facto um tremendo desafio, pois o LABET sendo um Laboratório de
Termodinâmica e por isso apto a lidar com testes que envolviam temperaturas, teria agora de desenvolver métodos, técnicas e equipamentos para efectuar testes em vácuo e a temperaturas da ordem dos 1.000 ºC.
Requisitos dos ensaios
Amostra
2 painéis refractários do revestimento externo do IXV, com 200 x 200 x 75
mm cada
Cada painel é constituído por uma sandwich de 20 mm em inox e core de
“haloesferas” seguindo-se uma almofada de material isolante em Safill
Ensaio
Efectuar 50 ciclos (lift off & re-entry).
Condições de cada ensaio:
Despressurizar durante o lift off até P < 1E-4 mbar com T =
ambiente.
Fase da reentrada com duração aproximada de 17 min,
aquecer a superfície exterior dos refractários até 900 ºC e
seguir uma rampa de temperaturas a fornecer, iniciar um
aumento gradual de pressão e aplicar cargas sobre a superfície dos refractários de acordo com rampa a fornecer.
Figura 1 - Painéis refractários
Monitorização
Recolha e arquivo de dados de:
Temperatura em diversos pontos e profundidades da
amostra
Pressão
Deslocamentos entre as duas placas
Cargas aplicadas
Tensões em vários pontos e profundidades da amostra
Equipamento
Para a realização destes ensaios, e em virtude do problemático ambiente em vácuo, foi necessário proceder-se à construção de uma câmara de vácuo, mas não uma simples e
normal câmara. As condições requeridas de temperaturas e
aplicação de cargas requeriam toda uma construção especial não standard.
Assim, o LABET optou por efectuar uma parceria com um
dos seus fornecedores, construtor de câmaras climáticas
para ambientes especiais. Desta parceria resultou o projecto
final desta câmara de vácuo.
Figura 2 - Projecto câmara de vácuo
Os equipamentos constituintes desta câmara de vácuo, dada
a sua especificidade, foram construídos e/ou adquiridos em
vários fabricantes, quer Europeus, quer mesmo dos Estados
Unidos.
É uma câmara com 2,20 m de comprimento e 1,20 m de
diâmetro, equipada com uma Turbo bomba molecular, que
lhe permite atingir P < 1E-6 mbar.
Para evitar eventuais sobreaquecimentos originados pela
rampa de radiação, o corpo exterior desta câmara está
revestido por uma camisa refrigerada a água glicolada em
circuito fechado.
Foi ainda montado no exterior um actuador especial passo a
passo, capaz de através de uma flange passa muros actuar
as cargas no interior e em ambiente de vácuo e alta temperatura.
Foram também montadas inúmeras flanges passa muros
adequadas à passagem de sinais de termopares, sinais de
Figura 3 - Amostra preparada com sondas
controlo e a potência eléctrica para alimentar a rampa de
radiação de 35 Kw.
Para evitar o efeito de arco eléctrico em certos patamares
de baixas pressões, esta câmara encontra-se ainda equipada
com transformadores, que lhe permitem regular a tensão a
fornecer às rampas de radiação evitando-se assim estas
descargas.
Para o sistema de controlo, monitorização e recolha de
dados, foram desenvolvidos pelo LABET programas informáticos específicos sobe a linguagem LabView da National
Instruments.
35
T & Q 68/69
Encontra-se equipada com uma rampa de radiação por lâmpadas de quartzo preparadas para alto vácuo e com 37 Kw
de potência, capaz de efectuar aquecimentos até 1.200 ºC
em vácuo.
Todo o sistema, incluindo os sensores e respectivas unidades
de leitura, foi previamente calibrado, tendo-se determinado
os coeficientes globais de incerteza expandida das várias
grandezas.
Figura 4 - Perfis teóricos estimados
De acordo com o construtor do IXV, podemos observar as rampas de
pressão, radiação e cargas que se pretendiam introduzir em cada reentrada.
Podemos também ver no gráfico da direita, uma previsão da eventual distribuição da evolução das temperatura com o tempo e, a vários níveis, das
placas térmicas refractárias de protecção do caso do IXV.
Finalmente, e após o aparato da amostra ter sido colocado
no interior da câmara de ensaios, de se terem efectuado
todas a ligações eléctricas, de comando e de monitorização,
fez-se um primeiro ensaio em vazio para confirmar a boa
comunicação de todos os sistemas e circuitos. As leituras
dos instrumentos foram conferidas uma a uma, foi accionado
o actuador de cargas, foi testada a rampa de radiação, obtendo-se uma confirmação positiva de todos estes sistemas. O
equipamento foi considerado apto para se proceder a estes
50 ciclos de testes.
Foi montado o escudo de radiação térmico de baixa emissividade, para protecção das paredes interiores da câmara de
vácuo, bem como constituir uma barreira à fuga de radiação,
permitindo assim um menor dispêndio de energia de aquecimento. Este aquecimento iria ser efectuado em vácuo, pelo
que o único mecanismo de transmissão de calor existente
nessas condições é apenas o da transmissão por radiação, e
que de acordo com a lei de Stand Boltzmann é uma potência
do quarto grau da temperatura absoluta dos objectos.
sendo
Na Figura 6 podemos analisar os gráficos de pressão aplicada, rampa de aquecimento induzido por radiação e cargas
dinâmicas aplicadas, bem como as temperaturas e tensões
obtidas num dos 50 testes efectuados.
Figura 5 - Teste de verificação
Instrumentação
Para análise do deslocamento entre as placas refractárias,
foram utilizados transdutores de deslocamento sem contacto e para ambientes extremos, tipo PY106C e PY156C, com
uma precisão inferior ± 0,01 mm.
T & Q 68/69
Para a determinação das tensões utilizaram-se strain gauges
tipo LZE-NC-W250G-120/7M. Devido às elevadas temperaturas que se esperavam estas strain gauges foram fixadas
por soldaduras ponto a ponto. A precisão destas strain
gauges é menor do que ± 10 µstrain. Para a medição de temperaturas foram utilizados termopares tipo K OMEGA CHAL032-120 que garantiam uma precisão de ± 1 ºC.
O aparatos contendo os refractários e toda a instrumentação utilizada foi colocado no interior da câmara de vácuo
apoiado em quatro células de carga. Estas células de carga
iriam permitir monitorizar e controlar a aplicação das cargas
durante o ensaio, fase da reentrada. No total, foram utilizados 4 transdutores de deslocamento, 4 células de carga, 12
strain gauges, 24 termopares e 2 sondas de pressão.
36
É interessante notar que a temperatura base plate, ou seja
na superfície do casco da nave, abaixo da protecção refractária e na altura do touch down, cerca de 17 min após ser iniciada a reentrada, apresenta um valor da ordem dos 40 ºC,
o que se encontra perfeitamente dentro e mesmo abaixo dos
valores inicialmente previstos nos estudos técnicos, o que
vem validar a boa capacidade de isolamento térmico deste
material, nomeadamente as “haloesferas” constituintes do
core da sandwich metálica.
Outro aspecto que constituiu um grande sucesso nestes
ensaios, e que nunca antes havia sido medido em ensaios semelhantes e a estas temperaturas de 900 ºC, quer em laboratórios europeus quer em laboratórios americanos, foi o
valor das tensões verificadas em diversos pontos da amostra, nomeadamente na sua superfície exterior a 900 ºC.
A criteriosa selecção das strain gauges, bem como o processo de fixação adoptado e o posterior tratamento e correcção
do sinal obtido, permitiu-nos a obtenção dos gráficos de tensão em vários pontos da amostra, permitindo-nos assim correlacionar a mesmas com a pressão, temperatura e carga
aplicadas.
Para correcção e verificação das tensões
fora da zona normal de trabalho garantida
pelo fabricante das Strain guages, T > 700
ºC, foi utilizado o método de interpolação
Spline. No intervalo [xi, xi + 1], a equação
seguinte define valor de saída interpolado:
y = Ayi + Byi + 1 + Cy"i + Dy"i + 1
sendo:
Inspecção visual
Entre cada 10 ciclos de testes e no final dos
50 ciclos, foi efectuada uma inspecção final
por forma a serem detectadas e medidas
todas e quaisquer alterações da amostra,
comparativamente com o seu estado inicial.
Nesta análise foi nítido haver um grave
defeito no processo de brasagem, que não
conseguiu garantir a boa aderência entre as
faces externas em inox e o material do core
em haloesferas constituintes desta sandwich.
Conclusão
Tendo o revestimento térmico do IXV desempenhado o seu papel protector. O IXV encontra-se agora a 40 Km de altitude animado
com uma velocidade de 10.000 Km/h.
Faltam 10 min para a amaragem.
Figura 7 - Defeitos de brasagem
Altitude 26 Km, velocidade 1.600 Km/h, são
accionados os pára-quedas iniciando-se a
fase final da amaragem.
Ao vencer este desafio e tendo conseguido
projectar, definir e desenvolver todos os
equipamentos e procedimentos de testes
que culminaram num trabalho de elevado
nível e rigor, cumprindo um apertado calendário, o LABET não só alargou as suas fronteiras de conhecimento para a complexa
área de escoamentos termodinâmicos hipersónicos, como ainda conseguiu a integração
do ISQ como uma das entidades de testes
laboratoriais parceiras deste programa de
construção e desenvolvimento do IXV.
37
T & Q 68/69
Figura 6 - Teste de verificação
MANUTENÇÃO INDUSTRIAL
José Lopes dos Santos
Relação Cliente / Prestadores
de Serviços de Manutenção
Este artigo analisa a
relação entre os clientes e
os prestadores de
serviços de manutenção,
identificando também
outras entidades relevantes neste sistema e
sugerindo algumas acções
que contribuam para a
melhoria da eficiência dos
activos.
T & Q 68/69
Tendo passado os primeiros dois
terços da minha actividade profissional
do lado do cliente e os últimos 17 anos
como prestador de serviços, sou naturalmente parte interveniente no sistema. O que vou escrever resulta não
só da reflexão que tenho feito sobre
este tema, mas também das experiências vividas.
Tenho consciência de que, felizmente,
algumas das considerações que apresentarei não se aplicam a todos os
intervenientes no sistema.
38
Motivação para este tema
A produtividade do trabalho em
Portugal é 63% da média da UE dos
15, contra os 160% do Luxemburgo,
que tem 20% da sua força laboral, constituída por Portugueses. Se tivéssemos a produtividade dos Luxemburgueses, poderíamos ir de fim-de-semana às 18,00 horas de 3ª feira ou
entrar de férias no dia 26 de Maio.
sido feita, nos últimos anos, numa lógica de curto prazo.
A gestão da relação cliente/prestadores de serviços de manutenção, não
foge à regra. Há que fazer tudo o que
nos for possível para alterar esta situação.
Metodologia de análise
Procurei identificar as causas para
esta realidade, e concluí que uma das
principais, é que a gestão do País tem
Irei enquadrar esta análise, olhando
para o passado, para o presente e
para o futuro.
Recuemos à década de 80 do século
passado, que se caracterizou pela:
Expansão pelo Ocidente das ferramentas da qualidade implementadas no Japão, como resposta à
pressão do mercado sobre as
empresas
Necessidade de as empresas
darem resposta às crises
petrolíferas da década de 70
Recordemos a evolução do preço do
barril de petróleo:
1900 - 1,2 $
1950 - 1,7 $
1970 - 1,8 $
1980 - 32,0 $
Esta dupla pressão sobre as empresas, no sentido da melhoria da qualidade e da redução dos custos, levou à
tomada de diversas medidas de
gestão, das quais destacamos o recurso ao Outsourcing das actividades, não
Core Business e não estratégicas.
Este assunto já foi tratado em publicação anterior, pelo que deixo apenas
algumas notas:
O Outsourcing - apareceu como a
solução milagrosa
Permitia a redução dos custos fixos
- inimigo a abater
Passava-se grande parte do risco
do negócio para jusante
Só que, com a água do banho também foi o bebé - know how e algumas empresas perderam também
a engenharia residente
Pouca articulação entre os
gestores e os técnicos
Em resumo, o sistema desequilibrouse, podendo ser identificadas nas
empresas, causas endógenas e exógenas.
As principais Causas Endógenas
foram:
Desadaptação da estrutura interna
das empresas à nova realidade
Sistemas de preparação e avaliação de fornecedores inexistentes
ou desadequados
Pouca experiência nos sistemas de
controlo e avaliação dos trabalhos fazer vs controlar
Adopção de estratégias de curto
prazo - não foi assegurada a engenharia residente
As principais Causas Exógenas foram:
Deficiente estrutura técnica e organizacional dos prestadores de
serviços
Recursos produtivos desadequados
Baixa qualidade e produtividade
Ausência de estratégia comercial
O reconhecimento e a identificação
destas causas obrigaram a que se
actuasse do lado dos clientes e do lado
dos prestadores de serviços procurando-se o reequilíbrio do sistema, através
da correcção das deficiências acima
referidas.
Entretanto, surge um novo paradigma
da gestão, caracterizado pela:
Visão economicista - a linguagem
dos decisores é económica e financeira e a relação funcional com os
técnicos é cada vez mais difícil
Análise dos custos - feita nem sempre duma forma criteriosa e ignorando os efeitos dos custos no
médio e longo prazos
Presente
Dois acontecimentos têm marcado a
relação cliente / prestadores de
serviços.
As centrais de compras.
A crise financeira de 2008 e a consequente crise económica
As centrais de compras
Conceito: Procura da eficiência, desde
que a eficácia não seja afectada.
Considera-se que o efeito de escala
permite ganhos
aquisição.
nos
custos
de
Realidade: O peso excessivo das centrais de compras nos processos de
aquisição tem acentuado o desequilíbrio entre o cliente e os prestadores
de serviços, o que se traduz por:
• A componente técnica das consultas ser muitas vezes insuficiente
• O pedido de propostas com preços
fechados passar a ser a regra
• Sucessivas negociações para
redução de preços
• Atrasos injustificados nos processos de fecho das obras
• Prazos reais de pagamento muito
grandes
Em suma, assiste-se de novo a um
grande desequilíbrio nas relações
entre o cliente e os prestadores de
serviços.
A crise financeira de 2008
e a consequente crise económica
A crise financeira de 2008 e a sua
evolução para crise económica,
levaram a que o custo de aquisição
tenha voltado a ser "o factor de
decisão".
Mais uma vez é o curto prazo a sobrepor-se à análise global.
As consequências resultantes destas
duas realidades, pressão das centrais
de compras e crises financeira e
económica, traduzem-se em:
• Descapitalização das empresas
prestadoras de serviços, particularmente das PME
• Incapacidade para investirem em
recursos humanos, técnicos e
organizacionais
• Tendência para alguns prestadores de serviços degradarem a
qualidade dos serviços prestados
Tudo isto vai em última análise afectar
as empresas clientes, isto é, o desequi39
T & Q 68/69
Passado
líbrio a favor dos economistas e financeiros, em detrimento dos engenheiros, que se verifica na gestão de
algumas empresas, irá a médio e a
longo prazos virar-se contra elas.
Futuro
Identificamos quatro entidades que
podem contribuir para que este
processo da relação cliente/prestadores de serviços de manutenção seja
mais eficiente.
Associações na área da
manutenção
Organismos estatais
Clientes
Prestadores de serviços
Associações na Área da
Manutenção
T & Q 68/69
Associações na área da manutenção
Fazendo uso da capacidade técnica e
do conhecimento do mercado a
APMI - Associação Portuguesa de
Manutenção Industrial, tem desenvolvido um conjunto de actividades em
várias áreas, de que destacamos,
entre outras:
• A regulamentação dos sistemas
de qualificação/certificação
• Os sistemas de normalização para
a definição dos requisitos
• A regulamentação dos sistemas
de avaliação dos prestadores
• A formação técnica e profissional
Organismos estatais
Devem reconhecer a importância de
uma boa manutenção no aumento da
eficiência dos activos e tomar as
acções adequadas ao seu desenvolvimento, tendo em conta que:
• Um aumento de 20% na eficiência
da manutenção representa uma
poupança de 1600 M€ / ano;
• Os custos energéticos, muito influenciados pela eficácia da
manutenção, representam
- 85% das importações;
- 5% do PIB;
- 50% do défice externo
• O apoio real às PME cria condições
para o seu desenvolvimento organizacional e tecnológico e para o
seu equilíbrio financeiro
40
• O incentivo aos actores deste
processo, a considerarem a qualidade, o ambiente e a segurança
nas suas relações, permitirá ganhos reais de eficiência dos activos
• O privilegiar as análises que contemplem o médio e o longo prazos,
tornam as decisões mais adequadas à realidade
Clientes
• Deverão implementar sistemas de
relacionamento com os prestadores de serviços, que garantam o
equilíbrio entre as áreas de engenharia, financeira e de aprovisionamento, de modo a que as decisões
tomadas reflictam estas três competências das empresas, na adequada definição dos requisitos, nos
sistemas de controlo dos trabalhos, nos processos de avaliação e
no cumprimento dos prazos de
pagamento acordados
• Deverão evoluir, nos processos de
análise e decisão, para a utilização
de metodologias que privilegiem o
médio e o longo prazos, de que são
exemplos a aplicação dos conceitos de TCO (Total Cost of
Ownership) e OEE (Overall
Equipment Effectiveness)
Prestadores de serviços
• Deverão
implementar
uma
estratégia de negócio que vise a
oferta integrada aplicada à cadeia
de valor do cliente
• Deverão desenvolver parcerias
técnicas com outros especialistas,
alargando o âmbito da sua intervenção, em complemento / substituição da simples venda de "actividades", sejam elas de simples
cedência de mão-de-obra ou de
execução de serviços. Isto implica,
uma permanente actualização dos
seus recursos humanos e tecnológicos e uma postura de coresponsabilização com os objectivos dos clientes
• Deverão privilegiar a oferta de
soluções, em detrimento da
prestação de serviços, desenvolvendo o conceito de parceria com
o cliente
• Em resumo, deverão intervir no
sentido de substituir o "reparar"
pelo "melhorar"
Conclusão
As quatro entidades que identificámos,
como partes intervenientes neste sistema, deverão actuar no sentido de
melhorar a eficiência global da
manutenção, contribuindo para a
melhoria da produtividade do País e
para o seu desenvolvimento tecnológico, numa perspectiva de médio e longo
prazos.
Em particular às duas entidades mais
directa e intensamente envolvidas
neste sistema, Clientes e Prestadores
de Serviços, deixo as seguintes notas
de reflexão:
Quem tem do processo e do negócio uma visão meramente economicista, defende a redução de
custos como prática indiscutível
Quem tem uma visão operacional e
realista do processo e do negócio
sabe distinguir entre os custos, que
designo de "gordura", que não
acrescentam valor ou o fazem
duma forma marginal e, por isso,
devem ser reduzidos e eliminados,
e os custos "músculo", que acrescentam valor e são geradores de
proveitos significativos e, por essa
razão, devem ser objecto de investimento pelas empresas
Os técnicos das empresas que
lidam no dia-a-dia com os prestadores de serviços, sabem que o
investimento nos bons prestadores
de serviços e nas parcerias que se
podem gerar, são um custo "músculo" onde vale a pena investir
recursos, porque o retorno técnico
e económico está assegurado
O crescimento do prestador de
serviços em qualidade e capacidade de resposta beneficiará o
cliente
O prestador de serviços deve ser
visto como uma parte do processo
produtivo do cliente e a sua sobrevivência deve ser por este estimulada
HOMO APREHENDIS
Margarida Nunes
Andragogia do e-L
Learning
O e-Learning, utilizado para fazer face a necessidades formativas de públicos adultos,
incorpora os princípios subjacentes à andragogia de forma a garantir a eficácia do
processo de ensino e aprendizagem a uma qualquer distância entre o aprendiz e o conteúdo de aprendizagem. Esta metodologia atrai a população adulta pela flexibilidade
que a caracteriza, possibilitando a conjugação de factores pessoais, profissionais e
familiares e a possibilidade de aceder ao curso no local pretendido, no horário que mais
se adequa ao formando e ao ritmo que o próprio pretende impor à sua aprendizagem.
Nos anos 70, Malcolm Knowles introduziu o conceito de andragogia "a arte
e a ciência de ajudar os adultos a
aprender" (1980, p. 43), contrastando
com o conceito de pedagogia entendido como a arte e a ciência de ajudar as
crianças a aprender. De acordo com
Knowles (1980, pp. 44-45), a andragogia sustenta-se em quatro pressupostos sobre as características do
adulto enquanto aprendiz que consideram que, ao atingir a idade adulta, o
indivíduo: (1) modifica o seu auto-conceito deixando de ser um indivíduo
dependente (conforme a pedagogia
assume) para ser independente, autodirigido; (2) acumula uma crescente
reserva de experiências e, consequentemente, um maior volume de
recursos de aprendizagem; (3) a sua
motivação de aprendizagem é cada vez
mais orientada para procurar desenvolver o seu papel social; (4) modifica a
sua "perspectiva de tempo" em relação
à aplicação de conhecimentos, tendo
maior interesse pelos conhecimentos
que impliquem uma utilização imediata
e, consequentemente, a sua aprendizagem deve deixar de ser centrada no
conteúdo para centrar-se no problema.
T & Q 68/69
A tese central de Knowles é que na
medida em que os adultos diferiram
dos jovens como aprendizes em determinados aspectos críticos, exigiam
abordagens diferentes à aprendizagem (Knowles, 1970). Considerando
que a pedagogia é baseada na abordagem tradicional centrada no professor, a andragogia baseia-se na aprendizagem auto-dirigida (Gibbons &
42
Wentworth, 2004). O professor ou
facilitador promove nos aprendizes a
responsabilidade para ensinar e aprender (Ross, 2002). Segundo Knowles
(1980), a idade adulta caracteriza-se
pela percepção da capacidade de autodirecção.
Em relação à forma como os indivíduos
aprendem, a andragogia baseia-se nos
seguintes princípios: (1) os indivíduos
adultos são responsáveis e independentes e têm preferência pela autodirecção na determinação de objectivos, técnicas e resultados da aprendizagem (conceito de indivíduo que
aprende); (2) a experiência de vida
constitui um reservatório de aprendizagem (papel da experiência); (3) os indivíduos adultos valorizam a aprendizagem que responde às necessidades
que sentem na sua vida quotidiana
(disponibilidade para a aprendizagem);
(4) os adultos revelam maior interesse
por abordagens centradas no problema (orientação para a aprendizagem);
(5) os adultos são motivados para
aprender através de factores intrínsecos (motivação para aprender); (6)
os adultos precisam de saber como a
aprendizagem vai ser conduzida e a
importância do que se vai aprender
(necessidade de conhecimento).
O e-Learning, utilizado para fazer face a
necessidades formativas de públicos
adultos, incorpora os princípios subjacentes à andragogia de forma a garantir a eficácia do processo de ensino e
aprendizagem a uma qualquer distância entre o aprendiz e o conteúdo de
aprendizagem.
MAINTENANCE
RAMS, application to a real case
Abstract
This thesis focuses in the application of RAMS methodologies to a
real case. In this case the objective is to ensure a good performance of safety valves in a large
industrial facility as well as their
maintenance tasks. To achieve
this, it is mandatory to identify
and evaluate the failure modes
and effects of both the valves and
their critical maintenance tasks.
By doing that, it is possible to
come up with ways to eliminate or
at least mitigate those negative
impacts (through the implementation of corrective and preventive
actions and also through the
improvement of the traceability of
the valves and their components).
This study shows that the application of these methods will lead to
cost reduction (production and
operational costs) to increase
both production capacity and
safety and, will add value by making available relevant information
concerning
equipment
and
process performance.
Methodology and structure
of the study
To develop this study, it was crucial to
get a theoretical basis that was
achieved through the reading and consulting of scientific and technical literature found both in books and in papers
(displayed in the references chapter).
Several meetings with the coordinators both from Instituto Superior
Técnico (IST) (Eng.º João Ventura) and
from Integridade - Serviços de
Manutenção e Integridade Estrutural,
Lda (INT)* (Eng.º Lopes da Santos)
and also a visit to GALP Energia’s,
SGPS, SA (GALP) refinery were crucial
to understand how the safety valves
* INT is a company within the ISQ group whose core specialization is valve maintenance in industrial
facilities. This company cooperated together with IST to develop this study.
43
T & Q 68/69
Nowadays with the rising number
of competitors, with the development of more complex machines
and pieces of equipment, it is
essential that enterprises play
their role in the most efficient
way, raising the profit margins
and improving the quality of their
products and services. This can be
achieved through the use or implementation of methodologies and
tools that increase the reliability
and availability of the machinery
and systems in general, decreasing the maintenance costs and
ensuring the safety of both workers and equipment.
work and how the maintenance tasks
are performed.
With the collected data from the
sources referred above, it is possible to
perform analysis like FMECA, FMEA
and the 5S methodology that will
enable the improvement of their performance (valves and maintenance
tasks), increasing its reliability, availability and safety.
FMEA (Failure Modes and Effects
Analysis) is a structured and systematic study of possible failures, their causes and effects. It is used to find ways to
eliminate the identified failures through
the suggestion of improvements
actions in the product, equipment or
production process [1, 2].
FMECA (Failure mode, effects, and criticality analysis) as FMEA, is used to
investigate possible weaknesses and to
sort them in descending order of their
potential to cause failures. The
FMECA’s critical analysis charts the
probability of the failure modes against
the severity of their respective effects
[2, 3].
The goal of the 5S methodology is to
achieve efficiency, good traceability and
to eliminate waste of time and effort. It
is going to be applied to the maintenance operations site.
T & Q 68/69
To conduct this thesis, it was necessary to break down the study in three
phases:
Introduction and literature review
In this first step, the idea is to gather
all the relevant information needed
to understand the fields in which
RAMS acts (Reliability, Availability,
Maintainability and Safety).
Application to a practical and real
case
In this chapter, a description of industrial environment is presented.
Based on the information collected, a
FMECA and FMEA are to be held in
order to develop solutions that eliminate the problems identified. An
extended explanation of the FRACAS
methodology and its application is
going to be approached as well in
this chapter (encouraging the data
44
sharing between the GALP and INT).
Comparisons will be made between
the results obtained in these tests
and the current situation of both
companies and their workers, pointing the areas that need to be
improved. Also, a 5S methodology
will be applied to obtain further
improvements in valve and component traceability in the maintenance
site.
Conclusions
In this last chapter, the conclusions
of this study and future challenges
will be presented.
Introduction, objectives
and literature review
The purpose of this thesis is to study
the improvements that can be
achieved through the application of
RAMS methodologies and tools to a
practical and real case. This practical
case consists in analyzing the bottlenecks and restrictions found in the
maintenance tasks performed by INT,
during a scheduled ‘Production
Shutdown’ in GALP’s refinery in
Northern Portugal.
RAMS can be defined as an application
of methodologies and tools that crosses across the concepts of Reliability,
Availability, Maintainability and Safety.
Its main goal is to maximize the productivity, profit and to decrease costs, failure risks and accidents.
The reliability of certain equipment is
the probability that the equipment will
perform correctly during a certain period of time and under pre-defined conditions [4, 5].
A device or component that has a higher level of reliability tend to be durable,
to last longer, to perform its function
without needing any unscheduled corrective maintenance. It is possible to
find other denominations for reliability
such as Mean Time Between Failures
(MTBF) or total number of failures. The
higher the value of MTBF, the greater
the reliability of the equipment [6].
Availability is the capacity of an equipment or system being able to perform
its functions in a certain moment and
under pre-defined conditions or during
a certain period of time (assuming that
all needed external resources are provided) [1, 5]. Availability is a performance criterion for repairable equipment that takes into account both its
reliability and its maintainability. This
means that availability is the probability
of a system to work properly when
required [7].
Unlike the reliability (that characterizes
the continuity of the functioning flawlessly until a given time and does not
take account of the events after a failure) the availability does not take into
account whether the equipment or
process failed and was repaired. It only
takes into account the state at a given
instant. These two features complement each other.
Maintainability is the probability of an
active maintenance action for an element under certain conditions being
able to be performed in a predefined
time interval. To be valid, the maintenance is performed in the pre-defined
conditions with utilization of written
procedures and predefined resources
[1, 5].
The maintainability reflects the ability of
equipment to be maintained in good
operating condition and maintenance
consists of applying a set of repairing
tasks that allow the equipment to its
proper functioning (whether it is defective or just a routine process to prevent damage) [8].
Safety is the conservation of the
human life and also the prevention of
damage to equipment and products.
Over the years, organizations,
researchers and authors have been
contributing to the development of
safety and its application in industrial
facilities [4].
The technical concepts of safety are
based on knowledge of situations considered potentially dangerous in an
industrial unit for all modes of operation and maintenance as well as all possible operating environments. It also
The risk of an undesired event to occur
can be estimated by calculating the
product of the probability of the event’s
occurrence by the severity of its consequences. It is associated with unknown
result that a given decision may result
in [9].
The goals of this study are to show that
through the application of RAMS
methodologies and tools it is possible
to determine main failure modes (both
in processes and in equipment), to
identify the current controls to detect
them, to suggest actions to eliminate
them, to optimize maintenance times
and to improve workers safety both
inside and outside the maintenance
installations. It is also intended to show
that the correct application of these
methodologies and tools allow an
objective, organized and complete
selection of the subsystems and
respective critical elements in order to
define the appropriate maintenance
tasks and its frequency. By doing this,
the costs with equipment across its life
cycle tend to decrease, also the reliability and availability tend to rise [10, 11].
Application of RAMS
methodologies to a real case
This chapter will consist on the application of engineering concepts, methodologies and tools that enable the optimization of processes (production and
maintenance) through analysis of various individual steps and equipment
that composes them. The maintenance services performed by INT (during the scheduled ‘Production
Shutdown’ in June 2011) in GALP’s
refinery in Matosinhos will be analyzed
carefully.
To apply RAMS correctly it is mandatory to identify potential failures and
make appropriate changes to eliminate them [12]. For this purpose analy-
sis like FMECA (for safety valves) and
FMEA (for the tasks of its maintenance
process) are performed. These tests
allow an understanding of how this type
of equipment and its repair process
fails. It has the main purpose of suggesting actions to avoid these failures.
Brief description of the
industrial environment
This refinery is located in northern
Portugal (near Porto). Its industrial
complex has an area of approximately
290 hectares and is integrated with
the tankers’ terminal in the maritime
port of Leixões. This refinery produces
a wide variety of oil and aromatic products (raw materials for chemical and
petrochemical industry). Its different
production lines deliver a variety of
fuels, base oils and lubricants, aromatic solvents, greases, waxes, bitumen
and also sulfur.
In the next section, FMECA and FMEA
analysis are performed.
45
T & Q 68/69
takes into account the characteristics
of each potentially dangerous situation
in terms of the severity of its consequences and its likelihood of occurrence.
Application of FMECA and FMEA
methodologies to safety valves
(PSV) and to maintenance
processes respectively
FMECA PSV
Two failure modes were identified for
this equipment: ‘doesn’t work’ and ‘malfunctioning’. The first one refers to situations where the valve does not act to
set pressure, damaging the whole system and endangering human lives. The
'malfunctioning' refers to the action of
the valve at pressures below the set
pressure, causing losses of efficiency
in the production chain. The highest
severity value is attributed to failure
mode ‘doesn’t work’ because its consequences are much more serious than
the ones from the ‘malfunctioning’ failure mode.
The effects of the first failure mode are
originated by ‘problems in internal components’, ‘valve not well calibrated’ (can
happen after performing its function
for long period of time with no maintenance intervention), ‘corrosion’,
‘assembly error’ (not common, but
must be taken into account, and will be
important in the critical maintenance
processes’ FMEA). The causes identi-
fied for the second failure mode are
‘problems in internal components’ and
‘joint failures’. The causes that have
higher occurrence values are ‘problems in internal components’ and ‘not
well calibrated’.
The current controls are the pressure
gauges installed along the process and
the existence of a preventive maintenance plan (the periodic ‘Production
Shutdowns’). All the causes have the
same detectability value except for the
‘joint failures’ that can be observed
visually by a worker and has a lesser
value of detection than the others.
RPN (Risk Priority Number) is a way to
prioritize the failures regarding the risk
they represent. It can be determined by
calculating the product of the scores of
severity, occurrence and detectability
already determined. Its calculation is
crucial in this analysis to determine the
failures that need to be eliminated
more urgently, those will be the ones
with the highest value of RPN [13].
In the equation RPN = S  O  D, S is
the Severity of the effects; O is the
probability of occurrence of the causes
of failure and D is the efficiency of the
current controls to detect the failures.
Actions to be taken
by GALP and INT
Some of the actions that should be
implemented to reduce the RPN values
of the identified failure modes are: a
routine and regular measure of the
quantities of products produced at the
end of each step of the industrial
processes that will identify losses (if
any); the installation of sensors in safety valves, or the purchase of more
recent ones with this embedded sensor system; introduction of redundant
valves in the sections which have the
biggest failure record; the painting of
the components most likely to corrode
and the definition of more strict control
tests.
In the operation of valve assembly in
the industrial unit, it is important to
make sure that the joint is perfect and
the valve is well placed.
All valves should be registered with a
single reference, shared between
GALP and INT in order to be able to
trace to a particular valve, its FMECA
and records that are relevant and
which can be filed correctly and completely identified. Implementation of the
methodology
FRACAS
(Failure
Reporting, Analysis and Corrective
Action System) is a process that
makes possible to sort, analyze and
report failures and plan corrective
actions in response to each type of
these failures. It is used in the industrial field for data collection, storage and
analysis of system failure.
T & Q 68/69
PSV failure modes’ criticality
analysis
Figure 1 - Implementation of redundant PSV in parallel
46
In this chapter, the goal is to study the
feasibility of implementing a redundant
system composed by a PSV and a
redundant PSV, its benefits and disadvantages. The chosen model is a parallel one and it requires the use of an
interlock to choose only one flow
between the two possible ones. This
model makes possible the mainte-
Using mathematical models and theory that fits this situation (Bayes
Theorem and Poisson distribution) it is
possible to prove that (using this passive redundancy, only one valve active
at a time) the valves are independent
(the failure of one is independent from
the other) and the use of a redundant
valve is always better and makes an
even bigger difference if one valve tend
to fail more often. A system with a
redundant valve allows 0 or 1 fail which
is better than using only one valve that
cannot fail (allowing 0 failures).
Being  the failure rate and t the time,
this system (with the redundant valve)
is 1 + t times better than a system
with a unique valve. This value was
obtained through the application of the
already referred mathematical theories.
This system reduces the criticality of
the identified failure modes. The benefits of its implementation are an
increased reliability, availability and
safety and production capacity through
the reduction of vulnerabilities. The
main disadvantage is the cost associated with the implementation of this system.
Critical maintenance
processes FMEA
The maintenance phases identified as
critical were: ‘assemble/disassemble
of the valve from the process’, ‘disassemble of the valve in its components
(including cleaning, washing and drying)’ and ‘reparation of the damaged
components (including polishing and
lapping)’.
The first task (‘assemble/disassemble
of the valves’) needs to be improved in
terms of safety. The failure mode identified is the difficulty to access some
valves. The effect observed is the damage it can cause to the workers. The
causes that can lead to that effect are
difficulties in reaching the valves, and
the existence of vertical stairs instead
of spiral staircases in the towers, that
leads to a difficulty in tool carrying. The
only controls available to guarantee the
good performance of the INT workers
in their activities are the mandatory
one day course on safety procedures
and their experience in performing
those maintenance tasks in similar
conditions.
and move around. That can be
achieved by making mandatory the use
of a belt with eyelets (a tool belt where
they can put their required tools for
each operation).
The failure mode identified for the ‘disassemble of the valve in components’
maintenance phase is the loss and disorganization of the tools and valve components. The effects from that failure
mode are the rise of the MTTR (Mean
Time To Repair) and the loss of maintenance efficiency. The causes that lead
to this are the lack of an efficient traceability system and of good tool and
component controls. The current controls are the knowledge of the worker
in what he’s doing (e.g., grouping the
similar components together and separate them from other valve’s components).
To improve the traceability of the tools
and components in the ‘assemble/disassemble of the valves’; an implementation of 5 S methodology is crucial to
ensure that the components that are
disassembled from a valve will return
to the same valve.
In the ‘reparation of the damaged components’ task the failure mode identified is the ‘repair has not been correctly achieved’. The effects of this include
a shortened lifespan and the decreasing MTBF (Mean Time Between
Failures). If these errors are found in
the next maintenance step (calibration)
it leads to a rise of the MTTR. The current controls are the skills and experience of the worker in the separation
and maintenance of the damaged components.
The task with the biggest value of RPN
is the ‘assemble/disassemble of the
valves’.
Improvement actions proposed
to fill the identified gaps
To achieve the goal of raising safety in
the ‘assemble/disassemble of the
valve from the process’ task, it is necessary to ensure that the workers
always have their hands free to climb,
GALP should study the feasibility of the
construction of a permanent platform
which makes the maintenance operations safer and faster, instead of using
scaffolding.
Traceability is the ability to interrelate
uniquely identifiable entities. This
methodology relies on five pillars:
Sorting (Seiri), Setting in order (Seiton),
Sweeping/cleanliness
(Seiso),
Standardizing (Seiketsu) and Self-discipline (Shitsuke).
Sorting: The company INT must therefore rationalize the number of components to transport and store, carrying
only the components most vulnerable
to damage from the analysis of historical data shared between GALP (client)
and INT (maintenance supplier),
through FRACAS. Only the key tools
should be transported.
Setting in order: it is recommended
that INT builds frames where the tools
are identified and placed. It is also possible to have special cases to store all
pieces from a certain valve to eliminate
the possibility of mixing parts from different valves.
In order to improve the traceability, the
purchase of metal sheets with unique
references to identify every valve and
its components is also recommended.
That’s the best suggestion because
RFID and barcode technologies are
more expensive when compared to
this, and are more fragile, as the valves
are exposed to outdoor climate (e.g.,
47
T & Q 68/69
nance of a PSV without having to shut
down any industrial activity (figure 1).
wind, rain) and also workers can damage the RFID tag or scratch the barcode while moving around, making it
impossible to be read.
Different tasks will have different
boards with different tools and colors.
It is important and needed that the
maintenance process doesn’t have
loops and follows a logical order.
Sweeping/cleanliness: It is necessary
to develop a cleaning plan for each section and cleaning products must be all
in one place and accessible to all.
Keeping the workplace speckless doesn’t mean that the workers have to
clean it the whole time; it is more about
eliminating the causes that lead to its
contamination.
Standardizing: taking what was said
back in ‘Setting in order’, the boards
have to have different colors for different tasks and the tools have to be properly and uniquely identified (e.g., SDRI10 (S4)) should be the reference for a
screwdriver of 10mm from the stage
4 of the maintenance process). Using
this it is possible to reduce both the
browsing time for tools, the duration of
each maintenance stage and as consequence, the duration of the maintenance process, improving its efficiency.
Self-discipline: each employee has to
fulfill all the principles previously presented. Its application results in reducing the need to control and the awareness of individual responsibilities. This
principle seeks continuous personal
and organizational (INT workers and
INT) improvement [14].
T & Q 68/69
The main benefits that arise from the
application of this methodology are the
increase of productivity by reducing
time in search of materials, the reduction of costs, the improvement of maintenance the quality, fewer accidents
and greater employee satisfaction in
the work environment.
Conclusions and future
challenges
This study consisted in the application
48
of RAMS methodologies and tools in
order to improve performance of both
fuel production (GALP) and maintenance processes (INT). Upon completion of this study it was concluded that
the application of these methodologies
are indispensable to ensure a company's good performance by optimizing its
resources and processes through failure analysis of a relevant equipment:
the safety valves (PSV) and their
respective maintenance procedures.
FMEA focuses on eliminating the failures in order to increase the quality,
reliability, availability and security, thus
contributing to a better control of
processes. This is the prioritization of
failures with the highest RPN for disposal, and its philosophy of prevention.
The correct application of this methodology also improves teamwork,
exchange of ideas among departments
that perform different functions as well
as customer satisfaction.
A workplace that meets the five principles and the suggestions already
described will be a more efficient and
safe place to work.
When using the RAMS methodologies,
it is possible to increase production efficiency, and thus, income, reliability and
maintainability of equipment, reducing
costs and downtime. Performing preventive maintenance can reduce costs
up to 70% than performing corrective
maintenance.
In the future, it is essential to develop a
record of the historical fails, organized
objectively and comprehensively and an
analysis of life cycle costs of equipment.
By doing this it is possible to make the
connection between the equipment, its
maintenance history and the industrial
unit it belongs to. The time to response
in terms of maintaining the proper
operation is reduced, improving the
efficiency of the process.
Bernardo Pedro Esteves Ferreira de Almeida
Instituto Superior Técnico, Universidade Técnica
de Lisboa, Lisbon, Portugal
References
[1] FERREIRA, Luís A.; “Projecto SITEM
(Sistema Integrado de Engenharia e
Gestão da Manutenção de
Instalações e Equipamentos
Industriais) RAMS - Reliability,
Availability, Maintainability and
Safety”, 2004
[2] Dietrich, Duane L.; “Introduction to
RAM Management”, Copyright ©
2010 IEEE. Reprinted from “2010
Reliability and Maintainability
Symposium,” San Jose, CA, USA, Jan.
25-28, 2010
[3]
http://www.ehow.com/facts_76435
14_difference-between-fmeafmeca.html (23 Dec., 2010)
[4] DHILLON, B. S.; “Reliability, Quality,
and Safety for Engineers”, 2005; CRC
Press LLC
[5] Norma NP EN013306_2007 Terminologia da Manutenção
[6] NOVA, Acácio P.; “Apontamentos
da cadeira de Gestão da Qualidade e
Segurança – Parte de Qualidade”,
2008
[7] www.weibull.com (15 Nov., 2010)
[8] ASSIS, Rui; “Manutenção Centrada
na Fiabilidade: Economia das
Decisões”, Oct. 2007, LIDEL
[9] VENTURA, João; “Apontamentos
da cadeira de Gestão da Qualidade e
Segurança – Parte de Segurança”,
2008
[10] MORAIS, Ludovico;
“Desenvolvimento de ferramentas
para a aplicação da metodologia
RAMS a equipamentos industriais”,
Dec. 2005, Repositório aberto da
Universidade do Porto.
[11] BARATA, Eduardo L.; “SITEM:
Sistema Integrado De Engenharia E
Gestão Da Manutenção De
Instalações E Equipamentos
Industriais” - Ciência e Tecnologia dos
Materiais, Vol. 19, nº 1 / 2, 2007
[12] DOD guide for achieving reliability, availability and maintainability, Aug.
3, 2005
[13] Strategic error proofing FMEA
[14] LUGUESI, Daniel (L); OLIVEIRA,
Diogo Fernando Coelho, DE FARIA,
Hugo Guimarães; TAVARES DIAS, Ivo
Alcantara; MACEDO, Mark Odrich;
PENA, Rui Manuel de Sousa (A); DA
SILVA, Vitor Duarte Oliveira “Just-intime nos sistemas produtivos”
AMBIENTE
Marco Estrela
Projecto OILPRODIESEL
Sistema integrado de gestão de resíduos para a reutilização de óleo
alimentar usado na produção de biodiesel para a frota do município de Oeiras
Âmbito e objectivos do projecto
O projecto OILPRODIESEL* teve como
finalidade desenvolver um sistema integrado para a recolha de óleos alimentares usados (OAU) produzidos no sector
doméstico e o seu encaminhamento
para a produção de biodiesel para
abastecimento dos veículos da frota do
Município de Oeiras.
O objectivo do projecto foi resolver o
problema do despejo incontrolado dos
OAU no sistema de águas residuais
através da implementação de um sistema adequado de gestão desse resíduo. A utilização dos OAU para a produção de biodiesel também desempenha o papel de redução da procura de
energia primária pelos veículos do
município e simultaneamente o de
redução das emissões de gases com
efeito de estufa. Deste modo, a implementação do projecto é baseada, etapa
a etapa, na estimativa da quantidade de
OAU disponíveis para recolha, na
definição da logística do processo e na
definição da utilização do biodiesel.
Este projecto contou com a participação da Câmara Municipal de Oeiras,
OEINERGE, INETI, APEMETA, IPODEC,
INASMET (ES), Fraunhofer (D) e
INNOTERM (HU).
tentor vazio é então colocado no interior
do contentor fixo.
Sistema de monitorização
de enchimento
De modo a implementar uma rotina eficiente para a recolha dos resíduos recicláveis, foi necessário implementar um
sistema de monitorização remota, que
permita recolher os contentores
somente quando uma quantidade significativa de resíduo tenha sido aí depositada.
O sistema consiste em dois componentes: unidades de monitorização
remota, instaladas dentro dos contentores de OAU, e um Centro de
Controlo, instalado no edifício do operador de recolha dos resíduos. A unidade
de monitorização mede o nível de enchimento dos contentores e transmite as
leituras ao Centro de Controlo, onde são
visualizadas juntamente com a localização do contentor num mapa digital. A
unidade de monitorização é instalada
num suporte no interior do contentor de
OAU.
50
T & Q 68/69
Processador de biodiesel
O processador é constituído por quarto
tipos de contentores de aço inox, um
tanque de pré-aquecimento, um tanque
de processo de 1000L, um de condensação e um tanque de água para a
bomba de vácuo. Uma bomba de calor
procede ao aquecimento e arrefecimento do processo com a ajuda de um
aquecedor eléctrico. O processador
está colocado numa estrutura em aço
para fácil transporte. O controlo dos
parâmetros do processo é feito com
um Controlador Lógico Programável
(PLC).
Resultados
Para facilitar a monitorização dos contentores por qualquer parte interessada, foi desenvolvida uma aplicação Web
que permite a qualquer pessoa possuin-
Tecnologia e metodologia
Recolha
A recolha dos OAU originados no sector
doméstico foi feita com 20 contentores
especialmente desenhados e colocados
em locais seleccionados do município. A
especificação para a concepção do contentor inclui a robustez, atractividade e
a deposição dos OAU em garrafas de
plástico. O contentor possui duas
partes, uma externa e um contentor
substituível onde as garrafas são
depositadas. Quando cheio, este contentor, que possui rodas, é movido para
o camião de transporte e levado para a
instalação de processamento. Um con-
do uma ligação Internet aceder aos
dados relevantes. A aplicação foi desenvolvida em Google Earth, que fornece
atraentes mapas ou vistas aéreas
sobre as quais são colocados as localizações dos contentores. Clicando no
ícone apropriado, pode-se aceder aos
dados (tais como nível de enchimento,
hora do último relatório e localização da
rua) de um contentor específico.
Processo de Trans-esterificação
Para se ter uma compreensão clara da
atitude geral da população relativamente à reciclagem e práticas relacionadas
com o manuseamento e gestão dos
OAU, foi realizado um inquérito direccionado aos cidadãos. A análise das
respostas mostra que uma larga maioria dos entrevistados (89%) utiliza óleos
vegetais para cozinhar em casa, geralmente para fritar batatas e outros alimentos.
Relativamente ao destino dos OAU, foi
possível constatar que o sistema de
águas residuais é o seu destino mais
comum (56%), embora também haja
uma percentagem considerável (44%)
que opta por despejá-los no lixo.
Os cidadão inquiridos demonstraram
uma abordagem positiva à ideia de reciclagem dos OAU. Uma maioria expressiva estava disposta a participar no sistema de recolha proposto.
Um sistema de recolha de OAU e produção de biodiesel foi concebido e montado. Um processador de biodiesel com
1000L de capacidade foi construído e
instalado no local seleccionado. O sistema de monitorização de enchimento
foi concebido e montado nos contentores de recolha. Estes foram concebidos, construídos e colocados em 20
locais seleccionados do município de
Oeiras.
Até Março de 2009, data de finalização
do projecto, foram recolhidos 8.340 kg
de OAU com mais 2.815 kg recolhidos
até final de Junho de 2009, num total
de 11.155 kg. A recolha mensal é de
cerca de 14 toneladas.
Foram realizados testes de emissões
em veículos da CMO. Estes testes
foram feitos com veículos atestados
com gasóleo e com B20 (20% de
biodiesel adicionado). Os resultados
mostram uma diminuição das emissões
de CO e um ligeiro aumento das emissões de NOx, o que está de acordo com
dados publicados.
Benefícios económicos
e ambientais
A recolha de óleos alimentares usados
(OAU) do sector doméstico tem um
impacte positivo no ambiente, uma vez
que evita a deposição dos OAU em aterros ou a sua descarga no sistema de
esgotos, a opção preferida antes do
projecto. Esta última opção provoca
muitos problemas na operação das
estações de tratamento de águas residuais causando perdas de eficiência e
aumentando custos operacionais.
A utilização dos OAU recolhidos para
produção de biodiesel traz também
vários benefícios ao ambiente,
nomeadamente a redução das emissões de CO2 do sector dos transportes,
quando o biodiesel é utilizado para
abastecimento dos veículos. A redução
de emissões de CO2 é mais significativa
quando os OAU são utilizados como
matéria prima, uma vez que os efeitos
da produção agrícola de óleos vegetais
não é sentida.
O projecto OILPRODIESEL demonstrou
que é possível recolher com sucesso os
OAU do sector doméstico e, portanto
reduzir o impacte ambiental causado
por este resíduo.
A recolha de OAU conduz a diminuições
significativas
nos
custos
de
manutenção do sistema de esgotos
urbano e das ETARs. Estima-se que por
cada kg de OAU despejados nos esgotos exista um custo adicional de 0,36€.
Isto significa que no caso de Oeiras, em
que foram recolhidos 11.150 kg de
OAU durante 8 meses do projecto, as
poupanças serão de cerca de 4.000€.
Se todos os OAU produzidos no sector
doméstico em Oeiras, estimados em
619 toneladas, fossem recolhidos,
poderiam ser poupados cerca de
220.000€.
A transformação do OAU em biodiesel e
a sua utilização para abastecer os veículos tem vários benefícios ambientais
nomeadamente ao ajudar a reduzir as
emissões de CO2 dos transportes, um
grande contribuinte para as Alterações
Climáticas. Estima-se em 890.000
litros o consumo médio anual de
gasóleo da frota do município de Oeiras.
Utilizando B20 na frota significaria que
seriam consumidos menos 178.000
litros de gasóleo o que resultaria na
redução de 530 toneladas de CO2 emitida anualmente.
Os custos operacionais da frota podem
também ser reduzidos, uma vez que o
biodiesel é mais barato do que o
gasóleo.
*Projecto co-financiado pelo programa LIFE Ambiente
sob o contrato LIFE05 ENV/P/000369
51
T & Q 68/69
Resultados dos testes de emissão de gases (Para um Opel Corsa Eco 1500 Tdi - 1997)
Este projecto trouxe benefícios ambientais directos, ao contribuir para encontrar uma solução para os OAU produzidos no sector doméstico que antes do
projecto se iniciar eram enviados para o
sistema de esgotos ou aterros. Quando
enviados para o sistema de esgotos
causam muitos problemas na operação
das estações de tratamento de águas
residuais (ETAR). Quando enviados para
aterros também causam problemas
ambientais. Se todos os OAU produzidos no sector doméstico forem recolhidos e transformados em biodiesel, os
benefícios ambientais são bastante
grandes uma vez que serão evitados
muitos problemas nas ETAR e, portanto, a sua eficiência aumentará assim
como a qualidade da água retornada ao
ambiente.
PARTICIPADAS ISQ
ASK multiplica por 4 vezes os seus activos
sob gestão na área de capital de risco
A ASK
T & Q 68/69
A ASK é uma empresa participada pelo
ISQ (accionista fundador da ASK em
2006). Desenvolve a sua actividade em
diversas áreas financeiras: (1) assessoria especializada em fusões e
aquisições; (2) estruturação de dívida;
(3) gestão de fundos de capital de
risco; (4) gestão de fundos de investimento imobiliário. Encontra-se actualmente a aguardar a autorização do
Banco de Portugal e da CMVM para iniciar as actividades de (5) gestão de
patrimónios e de (6) corretagem.
Apesar de actuar essencialmente na
Península Ibérica, as suas actividades
52
desenvolvem-se também em Angola
(escritório em Luanda) e Brasil (S.
Paulo e em Belo Horizonte).
A lógica da parceria ASK / ISQ
A colaboração entre a ASK e o ISQ tem
sido muito intensa desde a fundação
da ASK, que ocorreu em finais de
2006. Para além do apoio aos negócios de assessoria financeira, o ISQ é o
principal parceiro da ASK na actividade
de capital de risco. Foi o fundador da
sociedade gestora de capital de risco e
foi por isso a entidade que lançou este
negócio. Hoje, dada a sua excelência
técnica e diversidade das suas áreas
Na sua actividade de capital de risco, a
ASK gere actualmente um montante
de €10,65M distribuídos pelos Fundos
ISQ Capital (com uma dotação de
€7,15M) e o ISQ Brasil Sustentável
(€3,50M).
Com base no trabalho desenvolvido
nos últimos anos, a ASK conseguiu
angariar €31,00M para o lançamento
de 2 novos fundos: O Fundo ASK
Capital (€11,00M) e o Fundo ASK
Celta (€20,00M). Deste montante
global, o QREN investirá €16,5M
através do Programa Compete. O montante remanescente (€14,5M) foi captado junto de investidores privados.
Os fundos têm características distintas. O Fundo ASK Capital destina-se a
investir em empresas que se encontrem na fase inicial da sua vida - com
um máximo de 3 anos de existência - e
apresentem uma componente clara de
inovação (seja ela tecnológica ou não).
O montante máximo de investimento é
de €1,00M por cada empresa e o
investimento destina-se preferencialmente a empresas com sede fora da
zona de Lisboa. As empresas deverão
apresentar um potencial de valorização muito relevante e potencial de
mercado claramente internacional.
Tipicamente, encaixam neste fundo,
projectos a iniciar de raiz a sua actividade, bem como projectos que tenham
já ultrapassado a sua fase de desenvolvimento e/ou os primeiros testes
ao mercado mas que necessitem de
fundos de capacidade de gestão para
se desenvolverem (early stage).
O Fundo ASK Celta destina-se a
reforçar o capital de empresas que se
encontram numa fase mais avançada
da sua vida e que apresentem também
um forte potencial de crescimento. Os
fundos destinar-se-ão a financiar novos
projectos de investimento. A internacionalização de empresas é uma das
áreas de foco de investimento deste
Fundo de Investimento. As empresas
terão que ter forçosamente a sua sede
fora da zona de Lisboa. O investimento
máximo por empresa é de €4,50M,
sendo o investimento máximo anual de
€1,50M.
Novos parceiros de negócio
A ASK considera que reuniu uma
equipa de excelência para a assessoria
e gestão dos novos fundos nomeadamente ao nível dos seus comités de
investimento.
O Fundo ASK Capital reunirá no seu
comité de investimento as seguintes
personalidades: Eng. Oliveira Santos
(Presidente); Dra. Luísa Coutinho; Dr.
Pedro Baltazar; Eng. Carlos Alves;
Professor Dr. Fernando Bello; Dr.
Sérgio Pena Dias e Eng. Fernando
Lamas de Oliveira. Trata-se da combinação de diversas competências de
perfil técnico, académico, e empresarial (perfil empreendedor e de lógica
associada às grandes multinacionais).
O Fundo ASK Celta terá como parceiro
de referência o Dr. Luís Assis Teixeira,
empresário de sucesso em diversas
áreas, nomeadamente no sector
automóvel.
A equipa de gestão dos fundos de
investimento de capital de risco também será reforçada, dado o crescimento do número de empresas a analisar e a acompanhar (após a fase de
investimento).
A equipa do ISQ como fonte de
identificação de oportunidades
de investimento
O ISQ com os seus cerca de 900
colaboradores poderá constituir uma
excelente base de identificação de
oportunidades de investimento. Não só
para os próprios colaboradores do
ISQ, com características empreendedoras, que apresentem boas ideias de
negócio, como também para toda a
rede de relacionamento que constitui o
eco sistema do ISQ - clientes, fornecedores, parceiros.
Desta forma, os novos fundos de capital de risco da ASK pretendem
assumir-se como o braço financeiro à
disposição do Grupo ISQ para o apoio
dos bons projectos empresariais que,
sabemos, surgem de forma muito
recorrente.
A área de capital de risco da ASK tem
como objectivo investir em projectos
rentáveis e fazer com que os seus
investidores participem fortemente na
valorização económica e financeira da
inovação, do conhecimento e da
capacidade de empreender que existe
em Portugal.
A ASK irá contribuir com os fundos que
tem sob gestão e com o apoio à gestão
dos projectos. Para isso é determinante a colaboração com o ISQ.
53
T & Q 68/69
de actuação, desempenha um papel
crítico em três componentes distintas:
1) identificação de oportunidades de
investimento; 2) avaliação técnica de
oportunidades
de
investimento,
fornecendo pareceres de altíssima
qualidade e fiabilidade permitindo uma
redução drástica dos tempos de
análise e 3) desenvolvimento de diversas empresas participadas pelos
Fundos que a ASK tem sob gestão, ao
nível técnico e comercial, utilizando a
sua presença nos mercados nacional e
internacionais. Trata-se inquestionavelmente de uma parceria muito forte.
Investigação do ISQ distinguida
pela Comissão Europeia
O projecto “OILPRODIESEL” - coordenado
pelo ISQ/ID Ambiente – foi seleccionado
pela Comissão Europeia como um dos 23
melhores projectos do programa LIFE
AMBIENTE de 2009. Foi graças a este
projecto que o município de Oeiras implementou a sua rede de recolha de Óleos
Alimentares Usados (OAU), com os
oleões alaranjados, entretanto adoptados
por mais 11 municípios Portugueses.
Este projecto contou com a participação
da Câmara Municipal de Oeiras, OEINERGE, INETI, APEMETA, IPODEC, INASMET
(ES), Fraunhofer (D) e INNOTERM (HU).
10 anos de certificação da área
de Formação
Há 10 anos atrás a Área de Formação foi
pioneira a lançar-se no desafio da certificação do seu Sistema de Gestão da
Qualidade. Em Janeiro de 2010 realizámos, com sucesso, a transição para a
nova versão da norma NP EN ISO
9001:2008.
Hoje, muito para além do reconhecimento
que encontramos no mercado, consideramos que foi uma aposta ganha, pois permitiu-nos desenvolver e melhorar continuamente um sistema de gestão que
reflecte com rigor a identidade da Área e
que nos ajuda de uma forma sistemática
na tomada de decisão.
Construção de novas pontes
No âmbito das actividades do ISQ em Angola, decorre desde o início do ano
de 2009, na Província da Lunda Sul, a construção de novas pontes substituindo as estruturas metálicas provisórias que foram colocadas para permitir a
passagem dos rios em substituição das anteriores pontes destruídas
durante a guerra que se viveu no país. Intervindo desde a fase do reconhecimento inicial dos locais, passando pelos levantamentos topográficos que permitiram a elaboração dos respectivos projectos, também da responsabilidade do ISQ em conjunto com o gabinete do Prof. Armando Rito, a nossa intervenção culminou, durante a execução das obras, na Fiscalização, Controlo de
Qualidade e Controlo Financeiro das empreitadas para o nosso Cliente –
Instituto de Estradas de Angola (INEA).
De um total de 12 Pontes em construção do troço de estrada Saurimo /
Muconda / Luau, o ISQ teve intervenção em todas elas, estando quatro
dessas infra-estruturas praticamente concluídas e as restantes em diferentes fases de execução. As que se encontram em fase de acabamentos
finais situam-se no troço da estrada Muconda / Luau, são da responsabilidade de construção da empresa espanhola CCL Peninsular e em que a construtora portuguesa CONDURIL é seu subempreiteiro geral.
Ponte sobre o Rio Luvige
Ponte sobre o Rio Luxico
Ponte sobre o Rio Lualo
Ponte sobre o Rio Luveto
Como características comuns a estas pontes destaca-se a sua execução
toda em betão armado e a aplicação, em alguns dos seus elementos, do préesforço de forma a aligeirar a dimensão destes elementos. São constituídas
por um tabuleiro único de 11,00 m de largura, subdividido em 2 faixas de
rodagem de 3,50 m – uma em cada sentido - 2 bermas de 0,50 m e 2 passeios de 1,50 m de largura, sendo as suas inclinações transversais de 3 %
na via de circulação e bermas com pendente para as extremidades e de 2 %
nos passeios para o interior do tabuleiro. Estes são dotados dos dispositivos
de drenagem necessários ao escoamento das águas pluviais, evitando-se
assim a concentração das mesmas, a qual se tornaria perigosa para a circulação rodoviária e conservação da obra.
Se o arranque inicial foi um pouco difícil, o
sistema actual é ágil, bem interiorizado e
pertença de cada um de nós.
T & Q 68/69
Na Área de Formação pretende-se que o
fazer qualidade aconteça naturalmente
no dia-a-dia.
Chegou a hora de nos lançarmos num
novo desafio, a implementação de um
Sistema de Gestão da Segurança, desta
vez em conjunto com outras cinco áreas
do ISQ.
54
Ponte sobre o rio Lualo